发射极开关(Emitter Switching)研讨的意图是在开关损耗和传导损耗之间找到最佳平衡点(首要是高压运用)。发射极开关的首要结构包含一个高压功率双极晶体管以及驱动这个双极管的低压功率MOSFET晶体管。这两个晶体管串联在一起，如图1所示。这个结构需求两个电源：第一个电源给功率双极晶体管的基极供应电流，第二个电源供应功率MOSFET的栅极。尽管功率双极晶体管的基极不需求恰当的驱动电路，可是使功率双极晶体管饱满还需求给基极施加恰当的偏压，所以首要的传导损耗是VCE(sat)损耗与功率双极晶体管输入损耗之和。
假如封闭功率MOSFET晶体管的电源，走漏电流会当即降至零，这样输出电流就会经过晶体管的基极将电流通路改为接地，这个进程继续到一切少量载流子全都移出这个区域并且双极晶体管结构主动关断停止。这个关断特性导致基极内储存的电荷被快速移除，然后下降了储存时刻，最重要的是，这种结构基本上没有双极晶体管固有的尾电流特性。这种装备经过进步二次侧抗击穿电压的才能，扩展了反向作业区的安全极限。事实上，由于发射极是开路，在发射极下简直不存在电流堵塞现象(电流堵塞可能会导致热门)。
ESBT(发射极开关双极晶体管)产品初次面世是选用混合结构，特别定制的功率双极晶体管组装在一个专门规划的4引脚封装内，衔接选用的是混合串联的装备结构。把一个低压功率MOSFET晶体管集成在这个单片电路结构内是ESBT规划中的一大应战，特别是把功率MOSFET晶体管集成在双极晶体管模块的发射极区域，而发生一种夹层结构就愈加困难。尽管整个开关是两个晶体管串联在一起构成的，可是由于所选用的解决计划，硅面积只与双极晶体管(BJT)的巨细有关。
如图2所示，发射极和基极区别别运用了两个埋层。事实上，由于BJT晶体管的发射极刚好与低压功率MOSFET晶体管的漏极坐落同一区域，要想BJT完成所需的电流才能和增益，要想功率MOSFET晶体管完成所需的击穿电压，就必须对埋层进行合理挑选。因而在高阻率的埋层上分散一个DMOS结构，掩盖高度掺杂的发射极区域(N-BL)。从分散层和堆积层视点看，即使DMOS结构的布局与双极晶体管的发射极几许形状匹配，DMOS结构也与一个规范低压功率MOSET晶体管的结构非常相似。最终，把基极触点放置在分散层上，深度需到达基极埋层(P-BL)。需求指出的是，基极触点下面的P阱区与集成的DMOS一起构成一个剩余的横向寄生绝缘栅双极晶体管IGBT。事实上，由于发射极开关装备的特性(基极总是被施加一个恒压)，这个IGBT总是导通状况，因而，大大下降了ESBT的电流处理功用。为了避免这种有害现象，需求添加一个掺杂度、尺度和距DMOS间隔适中的深阱。
准谐振反激式拓扑和用ESBT完成的运用
在高端工业运用领域取得成功后，咱们将ESBT的研制要点转向低端运用，如笔记本电脑适配器、打印机电源和液晶电视的开关电源。选用反激式变换器在QR(准谐振形式下)作业是进步能效的最首要和最简略的办法之一。QR反激式转换器是变频式规范反激式转换器。选用这种拓扑有几个长处：QR办法运用原本有害的寄生漏电容发生一个将开关的导通损耗降至最低极限的零压条件。
变频操作是这种功用固有的。首要长处与传导的EMI有关。简略地说，QR反激式结构的作业原理是进行所谓的谷值开关，即在磁芯退磁后发生谐振期间内涵最低电压下导通。依据方程式Eon= CV2核算导通损耗，其V是导通电压，C是寄生电容。最好是开关在零压下导通。只需挑选反激电压等于输入电压即可完成零压开关。可是这种装备会给芯片带来很大的电压应力，关于一个正常的离线转换器，在变压器正常走漏电感条件下，这个电压可到达1200V(假如没有箝位电路)。不管额外电压和电流怎么，ESBT的电压降都很低，并且开关功用非常优异，所以ESBT是本钱效益最高的转换器解决计划。
咱们对一个180W、19V单输出适配器进行了从头规划，把主开关的600W功率MOSFET晶体管改成1200V的ESBT晶体管，并去除了原规划中的箝位网络。功率MOSFET电压应力远远高于额外击穿电压，因而可能会发生雪崩和不安全的作业状况。挑选600V击穿电压是由于需求极低的RDS(on)(高能效)。为了证明运用ESBT后可以到达更高的功用和安全性，咱们去除了箝位网络，并添加了基极驱动网络。在这种状况下，由于峰压是900V，所以一个1200V的ESBT就够用了。在正常作业条件下，ESBT的外壳温度到达48℃。测验成果证明低VCE(sat)和高速开关功用将功耗下降6W，把总能效进步3%。
进一步改善计划
经过从头规划变压器，进步反激电压，可以进一步改善规划。在后一个事例中，运用一个1.5kV的ESBT，功率开关可以接受1300V的超高电压应力。在后一个事例剖析中，假如选用相同的散热器，ESBT的作业温度比任何其它状况都低(42℃)。由于匝比发生变化，转换器二次侧的应力被大幅度下降，由于运用了同步整流电路，所以可以用一个价格更低的功用更高的60V场效应晶体管代替100V的场效应晶体管。
发射极开关(Emitter Switching)研讨的意图是在开关损耗和传导损耗之间找到最佳平衡点(首要是高压运用)。发射极开关的首要结构包含一个高压功率双极晶体管以及驱动这个双极管的低压功率MOSFET晶体管。这两个晶体管串联在一起，如图1所示。这个结构需求两个电源：第一个电源给功率双极晶体管的基极供应电流，第二个电源供应功率MOSFET的栅极。尽管功率双极晶体管的基极不需求恰当的驱动电路，可是使功率双极晶体管饱满还需求给基极施加恰当的偏压，所以首要的传导损耗是VCE(sat)损耗与功率双极晶体管输入损耗之和。
假如封闭功率MOSFET晶体管的电源，走漏电流会当即降至零，这样输出电流就会经过晶体管的基极将电流通路改为接地，这个进程继续到一切少量载流子全都移出这个区域并且双极晶体管结构主动关断停止。这个关断特性导致基极内储存的电荷被快速移除，然后下降了储存时刻，最重要的是，这种结构基本上没有双极晶体管固有的尾电流特性。这种装备经过进步二次侧抗击穿电压的才能，扩展了反向作业区的安全极限。事实上，由于发射极是开路，在发射极下简直不存在电流堵塞现象(电流堵塞可能会导致热门)。
ESBT(发射极开关双极晶体管)产品初次面世是选用混合结构，特别定制的功率双极晶体管组装在一个专门规划的4引脚封装内，衔接选用的是混合串联的装备结构。把一个低压功率MOSFET晶体管集成在这个单片电路结构内是ESBT规划中的一大应战，特别是把功率MOSFET晶体管集成在双极晶体管模块的发射极区域，而发生一种夹层结构就愈加困难。尽管整个开关是两个晶体管串联在一起构成的，可是由于所选用的解决计划，硅面积只与双极晶体管(BJT)的巨细有关。
如图2所示，发射极和基极区别别运用了两个埋层。事实上，由于BJT晶体管的发射极刚好与低压功率MOSFET晶体管的漏极坐落同一区域，要想BJT完成所需的电流才能和增益，要想功率MOSFET晶体管完成所需的击穿电压，就必须对埋层进行合理挑选。因而在高阻率的埋层上分散一个DMOS结构，掩盖高度掺杂的发射极区域(N-BL)。从分散层和堆积层视点看，即使DMOS结构的布局与双极晶体管的发射极几许形状匹配，DMOS结构也与一个规范低压功率MOSET晶体管的结构非常相似。最终，把基极触点放置在分散层上，深度需到达基极埋层(P-BL)。需求指出的是，基极触点下面的P阱区与集成的DMOS一起构成一个剩余的横向寄生绝缘栅双极晶体管IGBT。事实上，由于发射极开关装备的特性(基极总是被施加一个恒压)，这个IGBT总是导通状况，因而，大大下降了ESBT的电流处理功用。为了避免这种有害现象，需求添加一个掺杂度、尺度和距DMOS间隔适中的深阱。
准谐振反激式拓扑和用ESBT完成的运用
在高端工业运用领域取得成功后，咱们将ESBT的研制要点转向低端运用，如笔记本电脑适配器、打印机电源和液晶电视的开关电源。选用反激式变换器在QR(准谐振形式下)作业是进步能效的最首要和最简略的办法之一。QR反激式转换器是变频式规范反激式转换器。选用这种拓扑有几个长处：QR办法运用原本有害的寄生漏电容发生一个将开关的导通损耗降至最低极限的零压条件。
变频操作是这种功用固有的。首要长处与传导的EMI有关。简略地说，QR反激式结构的作业原理是进行所谓的谷值开关，即在磁芯退磁后发生谐振期间内涵最低电压下导通。依据方程式Eon= CV2核算导通损耗，其V是导通电压，C是寄生%&&&&&%。最好是开关在零压下导通。只需挑选反激电压等于输入电压即可完成零压开关。可是这种装备会给芯片带来很大的电压应力，关于一个正常的离线转换器，在变压器正常走漏电感条件下，这个电压可到达1200V(假如没有箝位电路)。不管额外电压和电流怎么，ESBT的电压降都很低，并且开关功用非常优异，所以ESBT是本钱效益最高的转换器解决计划。
咱们对一个180W、19V单输出适配器进行了从头规划，把主开关的600W功率MOSFET晶体管改成1200V的ESBT晶体管，并去除了原规划中的箝位网络。功率MOSFET电压应力远远高于额外击穿电压，因而可能会发生雪崩和不安全的作业状况。挑选600V击穿电压是由于需求极低的RDS(on)(高能效)。为了证明运用ESBT后可以到达更高的功用和安全性，咱们去除了箝位网络，并添加了基极驱动网络。在这种状况下，由于峰压是900V，所以一个1200V的ESBT就够用了。在正常作业条件下，ESBT的外壳温度到达48℃。测验成果证明低VCE(sat)和高速开关功用将功耗下降6W，把总能效进步3%。
