UMOS – Semi-conducteur à tranchée en U : fonctionnement et caractéristiques

UMOS – Semi-conducteur à tranchée en U : fonctionnement et caractéristiques

Aujourd’hui on va voir en détail le UMOS, un type de transistor MOSFET particulier utilisé dans de nombreuses applications de puissance grâce à sa structure innovante à tranchée en U.

Qu’est-ce que le UMOS ?

UMOS signifie U-shaped trench MOSFET, c’est-à-dire MOSFET à tranchée en forme de U. Cette architecture spécifique permet d’optimiser les performances électriques du semi-conducteur, en particulier pour des tensions élevées et des courants importants.

Structure physique et principe de fonctionnement

Le UMOS se distingue par sa tranchée creusée dans le substrat en forme de U, contrairement aux MOSFET classiques avec une tranchée rectangulaire. Cette forme permet :

• Une meilleure distribution du champ électrique
• Une réduction de la résistance en mode conduction
• Une amélioration du contrôle de la grille sur le canal

Cette structure est généralement réalisée sur un substrat de type N, avec une grille entourant la tranchée et une zone de drain en fond de tranchée. La source est placée sur la surface, assurant ainsi une conduction verticale améliorée.

Avantages techniques du UMOS

• Faible résistance à l’état passant (R_DS(on)) : grâce à la forme en U, la conduction est plus efficace et les pertes joules sont réduites.
• Capacité de blocage élevée : la forme de la tranchée permet un champ électrique mieux réparti, ce qui augmente la tension de claquage.
• Commutation rapide : la structure optimise les temps de montée et de descente du courant.
• Miniaturisation : permet une meilleure intégration et une densité de courant supérieure.

Applications typiques

Le UMOS est largement utilisé dans :

• Les alimentations à découpage (SMPS)
• Les circuits de commande moteurs
• Les convertisseurs DC/DC
• Les dispositifs de protection et relais électroniques

Comparaison UMOS vs MOSFET classique

Fonctionnement interne détaillé

Lorsque la tension de grille est positive, un canal conducteur se forme le long de la paroi de la tranchée en U, permettant le passage du courant du drain à la source. La forme en U maximise la surface de contact entre la grille et le canal, améliorant le contrôle et la modulation du courant. Le champ électrique étant plus uniforme, cela diminue les zones de stress qui pourraient entraîner des défaillances prématurées.

Points importants pour l’intégration en circuit

1. Bien choisir la tension maximale de fonctionnement selon les caractéristiques du UMOS.
2. Adapter le circuit de commande de grille pour exploiter la rapidité de commutation.
3. Prévoir un refroidissement adapté, même si les pertes sont réduites, pour garantir la longévité.
4. Vérifier la compatibilité avec les niveaux logiques du système (logic level UMOS disponibles).

Pour conclure, le UMOS représente une avancée majeure dans la technologie des MOSFET de puissance, grâce à sa structure à tranchée en U qui combine performance, fiabilité et compacité.

Envie de découvrir comment la technologie UMOS se compare aux transistors super-junction ? Ne manquez pas notre prochain article !