性能指数：ゲート電荷 (Qg)とRDS(on)

ドレイン・ソース間オン抵抗 RDS(on)
Infineon graph OptiMOS™ RDS(on)

RDS(on)は、MOSFETの重要なパラメーターの1つで、ドレイン端子とソース端子の間で測定したオン状態の抵抗値を表します。

RDS(on)が低いほど得られる利点：

  • 導通損失の低減
  • 並列化された部品数を低減、または並列化を回避できるため、コストやPCBの面積を削減 電力密度を向上

100 VにおけるOptiMOS™ 6技術は、最高クラスの製品であるISC022N10NM6とSuperSO8パッケージのOptiMOS™ 5 (BSC027N10NS5)の比較において、RDS(on)を約20%低減しています。

OptiMOS™ 6による一定のオン抵抗の向上により、同一のRDS(on)であれば、さらに小型なパッケージ (PQFN 3.3x3.3) に移行することができ、より高い電力密度を実現することができます。

Infineon graph OptiMOS™ 6 100V technology Qg

ゲート総電荷量 (Qg) とは、ある指定条件において、MOSFETをオン (駆動) させるためにゲート電極に供給する必要のある電荷量のことです。Qgは、駆動損失に直接影響するため、高スイッチング周波数のアプリケーションでは、値が小さいことが非常に望ましいです。

ゲート - ドレイン間電荷量Qgdは、ドレイン電圧の遷移を完了するのに必要なミラープラトーの拡張に関連するゲート電荷の一部を表しています。同じ駆動回路であれば、Qgdが低いほど、電圧過渡現象が速くなり、スイッチング損失が小さくなります。これは、スイッチング損失が重要な役割を果たす、高スイッチング周波数のハードスイッチSMPSにおいて、最も重要なことです。

同じRDS(on)が2.7mΩでSuperSO8パッケージのデバイスに焦点を当てた新しいOptiMOS™ 6 100 Vは、OptiMOS™ 5に比べ、総ゲート電荷量を35%削減し、ゲート-ドレイン間の電荷量も45%削減しており、それに伴ってスイッチング損失も改善されています。

Infineon OptiMOS™ 6 100V FOM

MOSFETの「性能指数」（FOM: Figure of Merit）は、伝導損失とスイッチング損失の両方を考慮した技術の性能指標である。FOMは、オン抵抗 (RDS(on))×総ゲート電荷 (Qg) で計算され、通常はmΩ × nCで表されます。

なぜFOMは技術評価の重要なパラメータなのでしょうか？

RDS(on)は導通損失の測定値ですが、総ゲート電荷量Qgは、駆動損失とスイッチング損失の一部に影響を与えます。総損失を最小にするには、RDS(on)とQgの両方を最小にする必要があります。

あらゆる技術において、FOM = RDS(on) x Qg は一定の数値なので、電荷に影響を与えずにRDS(on)を向上させるには、FOMも向上させなければ不可能です。

OptiMOS™ 6 100 Vは、OptiMOS™ 5 100 Vに比べ、FOMが最大で30%、大幅に改善しています。言い換えれば、同じRDS(on)の場合、OptiMOS™ 6 100 VはOptiMOS™ 5 100Vに比べてQgが30%低くなります。

FOMと同様に、ゲート-ドレイン間の電荷量を表すFOMgdは、導通損失とスイッチング損失の両方に考慮した技術の性能指標です。FOMgdは、オン抵抗 (RDS(on)) × ゲート-ドレイン間電荷 (Qgd) として計算され、通常はmΩ×nCで表されます。

なぜFOMgdが技術評価の重要なパラメータなのでしょうか？

RDS(on)は伝導損失の指標であり、ゲート-ドレイン間の電荷Qgdはスイッチング損失（特にターンオフ時）に影響します。トータルの損失を最小にするためには、RDS(on)とQの両方をgd最小にする必要があります。

OptiMOS™ 6 100 Vは、OptiMOS™ 5 100 Vに比べ、FOM gdが最大42%と大幅な改善を示しています。言い換えれば、同じR DS(on)に対して、OptiMOS™ 6 100 VはOptiMOS™ 5 100 Vよりも42%低いQ gdを示します。