“超結(jié)”（Super Junction, SJ）結(jié)構(gòu)因其在600 V及以上電壓等級中實現(xiàn)低導(dǎo)通電阻（RDS(on)）與高擊穿電壓的優(yōu)異平衡，長期主導(dǎo)高壓功率MOSFET市場。然而，其延伸至漂移區(qū)的P柱結(jié)構(gòu)導(dǎo)致寄生體二極管（FRD）具有較高的反向恢復(fù)電荷（Qrr），在硬開關(guān)或異常工況下可能引發(fā)顯著的開關(guān)損耗、電壓尖峰甚至器件失效。

體二極管反向恢復(fù)問題分析

在典型半橋拓撲中，死區(qū)時間內(nèi)電流通過高邊MOSFET的體二極管續(xù)流。當(dāng)?shù)瓦吰骷_啟時，高邊體二極管經(jīng)歷反向恢復(fù)過程，產(chǎn)生負向電流尖峰，造成：

低邊器件嚴(yán)重開通損耗（I×V重疊）

高邊器件承受高dv/dt和電壓過沖

EMI惡化及潛在熱失控風(fēng)險

尤其在大電流、高di/dt條件下（如IF=50 A, di/dt >1000 A/μs），傳統(tǒng)SJ MOSFET易因局部熱點燒毀而失效，限制了其在高功率密度設(shè)計中的應(yīng)用。

典型應(yīng)用場景挑戰(zhàn)

PFC電路：由于同步整流FET反向恢復(fù)損耗過高，常采用SiC肖特基二極管替代。

LLC諧振轉(zhuǎn)換器：雖在穩(wěn)態(tài)下為軟開關(guān)，但在啟動、短路等瞬態(tài)工況可能發(fā)生硬換向，若控制器缺乏逐周期保護，F(xiàn)RD反向恢復(fù)將成為可靠性瓶頸。

電機驅(qū)動：橋臂上下管均為有源開關(guān)，體二極管反向恢復(fù)不可避免，對器件魯棒性要求極高。

aMOS? FRD解決方案：電子輻照載流子壽命控制

Alpha and Omega Semiconductor（AOS）推出的aMOS5 FRD平臺，針對上述問題進行了系統(tǒng)性優(yōu)化：

電子輻照調(diào)控載流子壽命

通過精確控制電子輻照劑量，在硅晶格中引入復(fù)合中心，加速反向恢復(fù)過程中電子-空穴對的復(fù)合速率，顯著降低存儲電荷量（Qrr）。測試表明，相同結(jié)構(gòu)下經(jīng)輻照處理的器件Qrr大幅下降，從而減少反向恢復(fù)能量（Err）和熱應(yīng)力。

優(yōu)化終端設(shè)計抑制局部熱點

MOSFET有源區(qū)與終端過渡區(qū)域因幾何約束導(dǎo)致電流集中。aMOS5采用保守終端結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電場均勻分布，避免反向恢復(fù)期間功率密度過高引發(fā)的局部溫升，提升器件整體魯棒性。

實測性能驗證

以AOK042A60FD（600 V / 42 mΩ）為例，在VDD = 400 V、IF = 50 A、di/dt = 1000 A/μs的嚴(yán)苛條件下進行反向恢復(fù)測試：

在200°C高溫下仍保持穩(wěn)定工作，而競品在更低溫度即發(fā)生失效；

漏極電壓上升斜率（dv/dt）最低，表明反向恢復(fù)更平緩，有助于降低EMI并減輕電壓應(yīng)力；

無振蕩或二次擊穿現(xiàn)象，體現(xiàn)卓越的動態(tài)穩(wěn)定性。

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設(shè)計建議

在選用aMOS FRD器件時，建議：

優(yōu)化PCB布局以最小化共源電感；

合理選擇柵極電阻以平衡開關(guān)速度與振鈴；

在極端應(yīng)用中可輔以RC緩沖電路進一步抑制電壓尖峰。