aMOS™ FRD技术：优化超结MOSFET体二极管反向恢复性能

“超结”（Super Junction, SJ）结构因其在600 V及以上电压等级中实现低导通电阻（RDS(on)）与高击穿电压的优异平衡，长期主导高压功率MOSFET市场。然而，其延伸至漂移区的P柱结构导致寄生体二极管（FRD）具有较高的反向恢复电荷（Qrr），在硬开关或异常工况下可能引发显著的开关损耗、电压尖峰甚至器件失效。

体二极管反向恢复问题分析

在典型半桥拓扑中，死区时间内电流通过高边MOSFET的体二极管续流。当低边器件开启时，高边体二极管经历反向恢复过程，产生负向电流尖峰，造成：

低边器件严重开通损耗（I×V重叠）

高边器件承受高dv/dt和电压过冲

EMI恶化及潜在热失控风险

尤其在大电流、高di/dt条件下（如IF=50 A, di/dt >1000 A/μs），传统SJ MOSFET易因局部热点烧毁而失效，限制了其在高功率密度设计中的应用。

典型应用场景挑战

PFC电路：由于同步整流FET反向恢复损耗过高，常采用SiC肖特基二极管替代。

LLC谐振转换器：虽在稳态下为软开关，但在启动、短路等瞬态工况可能发生硬换向，若控制器缺乏逐周期保护，FRD反向恢复将成为可靠性瓶颈。

电机驱动：桥臂上下管均为有源开关，体二极管反向恢复不可避免，对器件鲁棒性要求极高。

aMOS™ FRD解决方案：电子辐照载流子寿命控制

Alpha and Omega Semiconductor（AOS）推出的aMOS5 FRD平台，针对上述问题进行了系统性优化：

电子辐照调控载流子寿命

通过精确控制电子辐照剂量，在硅晶格中引入复合中心，加速反向恢复过程中电子-空穴对的复合速率，显著降低存储电荷量（Qrr）。测试表明，相同结构下经辐照处理的器件Qrr大幅下降，从而减少反向恢复能量（Err）和热应力。

优化终端设计抑制局部热点

MOSFET有源区与终端过渡区域因几何约束导致电流集中。aMOS5采用保守终端结构，实现电场均匀分布，避免反向恢复期间功率密度过高引发的局部温升，提升器件整体鲁棒性。

实测性能验证

以AOK042A60FD（600 V / 42 mΩ）为例，在VDD = 400 V、IF = 50 A、di/dt = 1000 A/μs的严苛条件下进行反向恢复测试：

在200°C高温下仍保持稳定工作，而竞品在更低温度即发生失效；

漏极电压上升斜率（dv/dt）最低，表明反向恢复更平缓，有助于降低EMI并减轻电压应力；

无振荡或二次击穿现象，体现卓越的动态稳定性。

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设计建议

在选用aMOS FRD器件时，建议：

优化PCB布局以最小化共源电感；

合理选择栅极电阻以平衡开关速度与振铃；

在极端应用中可辅以RC缓冲电路进一步抑制电压尖峰。