파워디바이스활용입문-2. 파워 MOSFET의 구조 및 응용분야

파워디바이스활용입문Ⅰ

파워 디바이스는 최근 몇 년 동안 반도체 기술의 진보와 함께 전력절감화, 고효율화, 소형화, 고신뢰성화, 저노이즈화, 고속 스위칭화 등을 목표로 크게 발전되어 왔다. 이와 관련, 본지에서는 파워 디바이스의 최신 동향과 실험 및 고찰, 파워 디바이스 각각의 특성, 사용 방법, 트러블 대책 등을 해설한다. 주요 파워 디바이스는 파워 MOSFET를 중심으로 SBD, FRD, IGBT 모듈 등이다. 또한 최신 파워 디바이스로서 GTBT를 들어 그 성능을 검증한다.

本記事는 日本CQ出版社가 發行하는「トランジスタ技術」誌(2004年8月號)와의 著作權協定에 依據하여 提供받은 資料입니다.

파워MOSFET의동향및전망

2. 파워 MOSFET의 구조 및 응용분야


파워 MOSFET는 각종 전원회로를 비롯, 자동차용 등 폭 넓게 사용되고 있는 파워 디바이스이다. 매년 고속 스위칭, 저ON 저항화가 진행되고 있지만 더욱 높은 성능향상이 요구 되고 있다. 여기서는 최신 파워 MOSFET의 구조와 응용분 야, 앞으로의 동향에 관하여 해설한다.

파워 MOSFET의 구조

1. 다이오드가 만들어지고 있다
그림 1에 N채널 파워 MOSFET의 단면구조도를 나타낸다. 

이것은 게이트-소스 사이에 정전파괴 방지용 보호 다이오 드가 내장된 타입으로 게이트 패드 주변에 형성되어 있다. 또 파워 MOSFET는 그림과 같이 기생 다이오드가 형성되 어 있다. 이것이 소스-드레인 사이의 내장 다이오드로, 보디 다이오드라고도 불린다. 내장 다이오드는 모터의 구동회로나 무정전전원(UPS) 등의 DC-AC 변환 인버터에 응용하는 경 우, 그 특성을 적극적으로 활용할 수 있다.

2. 파워 MOSFET의 구조에 의한 분류
그림 2에 파워 MOSFET의 구조분류를 나타낸다. 

파워 MOSFET는 크게 나누어 종형과 횡형 2종류의 구조로 나눌 수 있다. 또 종형은 다시 플레이너 구조와 트렌치 구조로 나 눌 수 있다. 이러한 구조에는 각각의 특징을 활용하는 최적의 용도가 있다. 그것을 표 1에 정리했다.

(1) 종형 구조
종형 구조는 고내압화/저ON 저항화에 적합한 구조이며 현 재 중/고내압(VDSS＝200V 이상의 소자)의 많은 디바이스에 적용되고 있다. 종형 구조에서도 저내압(100V 이하) 소자에서는 다시 플레이너와 트렌치의 2종류가 제조되고 있지만 일 반적으로 저용량, 고속 스위칭 특성 면에서는 플레이너가 유리 하고 저ON 저항 특성에서는 트렌치가 유리하다고 할 수 있다. 그러나 최근에는 프로세스나 제조장치의 진보에 의해 트렌 치 구조에서 저용량화(저Qg, 저Qgd화)가 상당히 진행되어 그 차이는 사용하는 응용기기 측에서 볼 때 거의 구별할 수 없는 레벨로 되어 있다.
이상과 같은 점에서 종형 구조의 파워 MOSFET는 고내 압, 대전류, 저ON저항이라는 특징으로 스위칭 소자로서 최 적이라 할 수 있다.
(2) 횡형 구조
횡형 구조는 고내압화/저ON 저항화가 어려운 반면에 저용 량 특성, 특히 역 전달용량(귀환용량) Crss가 매우 작다는 특징 을 갖고 있다. 이것은 그림 2(b)의 구조도와 같이 게이트-드레 인 사이의 용량이 필드 플레이트로 실드된 것과 같은 구조로 되어 있어 구조적으로 유리하기 때문이다. 그러나 셀의 면적을 크게 잡고, 단위면적 당 ON저항이 종형에 비해 현격하게 커져 일반적인 스위칭 용도에는 적당하지 않다.
이러한 점에서 횡형 구조의 파워 MOSFET는 고속/고주파 특성을 필요로 하는 고주파 앰프의 출력 제어소자로서 최적 이라 할 수 있다.
(3) 앞으로의 동향
앞으로의 동향으로는 저내압 스위칭 소자에의 적용을 들 수 있다. 가장 유망한 분야로서 CPU 코어를 구동하는 VR (Voltage Regulator；전압 레귤레이터)을 상정할 수 있다. VR은 장차 0.8V/150A로 될 것이라 예상된다. 또 부하가 급 변하는 데 대응하기 위해 고속 응답(구체적으로는 전류의 상승 응답 di/dt＝400A/㎲)이 가능한 속도를 요구하고 있다.(1), (2)
저전압화에 따라 전압변동 허용값도 수십mV 이하이고 보 다 좁은 전압 폭으로 억제되기 때문에 기판의 스페이스를 크 게 필요로 한다는 문제가 발생해버린다.(3)
이러한 문제를 해결하는 수단으로, 전원의 스위칭 주파수 를 높이는 것이 유효하다. 때문에 현재는 200k~300kHz의 동작주파수를 장차 2M~5MHz의 CPU 구동용 VRB(Vol-tage Regulator Block；전압 레귤레이터 블록)로 하는 검토 도 보고되고 있다.(4)
동작주파수가 5MHz라는 것은, 예를 들어 Vin＝5V에서 Vout＝0.8V로 하는 경우, VR의 하이 사이드 스위치는 펄스 폭 tpw＝32ns의 제어가 필요하게 되어 소자의 응답주파수로서는 수백MHz 이상의 고주파 성능이 요구된다.
이와 같은 고주파대역에서의 동작을 위해 구조적으로 고주 파 특성에 우수한 횡형 구조가 검토되고 있다. 또 횡형 구조는 소스 케이스이므로 VR의 고속성이 요구되는 하이 사이드 스위 치에 횡형을 사용하고 로우 사이드 스위치(정류용)에 종형을 사용함으로써 칩을 동일 시스템 상에 실어 배선 인덕턴스를 없 애고 고성능화를 추구한 디바이스도 고안되고 있다.(5)

파워 MOSFET의 응용기기

그림 3에 파워 MOSFET의 주 응용기기와 동향을 나타낸다. 

이것은 파워 MOSFET의 주요 응용분야와 그 디바이스 의 최신동향에 관하여 전체적으로 살펴본 것이다. 횡축은 소 자의 내압 VDSS, 종축은 각 애플리케이션에서 사용되고 있는 동작주파수를 나타낸다.

1. 전원분야
전원분야에서는 에너지 절감화에 대응하는 고효율화, 전자 기기의 소형화에 대응하는 소형/슬림화, 환경문제에 대응하 는 저노이즈화, 고조파 전류의 억제대책 등이 있지만 어떻게 작게, 효율을 높일 것인가에 집약된다. 뿐만 아니라 고속 부 하응답성(피크 부하전류 대응)과 고신뢰성도 요구된다. 스위칭 전원 중 기술혁신이 가장 많이 진행되고 있는 것은 DC-DC 컨버터이며 그 중에서도 전술한 CPU를 구동하는 VR을 들 수 있다. CPU 구동에 있어서 더욱 저전압화/대전 류화될 뿐만 아니라 소형화/고속화(고di/dt)도 요구되고 있 다. 때문에 동작주파수(제어 IC의 PWM 주파수)가 고주파화 경향에 있다. 현재로서는 200kHz~300kHz가 주류를 이루 고 있지만 앞으로 400kHz~700kHz, 또 1MHz 오더로 고주파화가 진행되는 경향이다. 이 때 문제되는 것은 파워 MOSFET의 스위칭 손실 증대이 다. 따라서 보다 고성능인 파워 MOSFET의 특성이 필수조건 이라 할 수 있다. 그 중 하나로 중요한 성능지표 FOM(Figure Of Merit)이 RDS(on), Qgd를 더욱 저감하는 것이다. 그림 4에 파워 MOSFET의 성능 FOM의 개선추이를 나타낸다.

또 고주파 동작에서의 스위칭 손실을 저감하려면 저Qgd 특 성뿐만 아니라 게이트 내부저항 Rg를 작게 해야 한다. 그림 5에 게이트 내부저항 Rg와 전원효율의 관계를 나타낸다. 

이 그림에 확실히 나타난 바와 같이, 동작주파수 f＝ 300kHz인 조건에서 Rg＝3Ω → 0.5Ω으로 되면 효율이 약 1% 개선된다. 이것이 다시 1MHz의 고주파동작으로 되면 그 차이는 5% 이상으로 대폭 개선된다. 게이트 내부저항 Rg는 개별 제품에 따라 다르지만 300kHz 이상의 고속동작에서는 Rg＝2Ω 이하인 것을 선정해야 할 것이다. VR용 파워 MOSFET에 요구되는 특성과 소자선정의 포인트는 다음과 같다.
(1) 하이 사이드 소자
.저ON 저항(입력전압 Vin에 의해 우선도가 바뀐다)
.저Qgd 특성
.저게이트 내부저항(Rg＝2Ω 이하)
(2) 로우 사이드 소자
.초 저 ON 저항(입력전압 Vin에 의해 우선도가 바뀐다)
.최적 Vth(VGS(off))의 값(상동)
.저Qg 특성
.저Qgd 특성
.저Crss/Ciss 특성(입력전압 Vin에 의해 우선도가 바뀐다)
.고속 다이오드 특성(역 회복시간 trr이 빠른 것)

2. 자동차 전자장치 기기
자동차 기기의 주 용도로는,
① 엔진 제어(인젝터 제어, 이그나이터 제어, 소형 솔레노 이드 구동 등)
② 안전 제어(에어백, ABS)
③ 차체 제어(HEV/FCEV의 모터 제너레이터나 배출 가 스 저감 전자회로)
④ 차 내 LAN용 릴레이 대체용 등이 있다. 수많은 전자회로 계 통에 파워 MOSFET가 사용되고 있으며 앞으로도 사용량이 확대 될 경향이다.
이러한 용도를 보아도 알 수 있 듯이, 제어계장치의 고장이 인명에 관련되는 경우도 있어 파워계를 제어하는 파워 MOSFET 에는 고신뢰성과 뒷장에서 기술하는 모든 파괴 모드에 대해 강한 내량의 소자가 요구된다.
에너지 절감이나 배출 가스 저감 등의 환경에 대응해야 하 거나, 사용되는 환경이 고온일 경우라면 저손실, 즉 저ON 저 항 특성의 소자가 바람직하지만 부하단락 내량 등의 파괴 내 량을 확보해야 하기 때문에 다른 용도와 달리 저ON 저항 특 성에 약간의 희생을 각오해야 한다.
이 문제를 해결하는 방법 중 하나로, 후술하는 과온도 차단 기능 장착 서멀 FET가 제품화되고 있다. 또 인텔리전트 회로 내장, 보호회로의 간략화, 고신뢰성을 목적으로 하는 부하단 락보호＋다이아그노시스(자기진단기능) 출력단자 장착, 온도 검출기능＋전류검출을 내장한 칩 개발도 검토되고 있다.

3. 모터 구동 응용분야
종래의 프린터, 복사기 PPC나 HDD 등 소형 모터 구동용 에는 달링턴 파워 트랜지스터가 많이 사용되었지만 최근에는 이러한 기기의 고속응답성(고속 종이 이송), 고속기동, 고속 브레이크 등)의 시장 동향에 따라 모터의 제어정밀도 향상이 요구되어 고속응답과 저손실화를 양립할 수 있는 저내압 파 워 MOSFET의 사용이 확대되고 있다.
이러한 응용에서는 구동회로의 간소화를 위해 P채널 MOSFET와 N채널 MOSFET의 컴플리멘터리 소자가 요구 된다. 동작주파수는 기껏해야 50kHz 이하이므로 저ON 저항 특성을 중시하는 소자가 설계되고 있다. P채널 MOSFET는 N채널에 비해 ON 저항이 물리적으로 커진다는 결점이 있지 만 최근에는 미세화 프로세스의 최적화에 의해 상당히 개선 되어 뒤떨어지지 않는 레벨이 되었다. 그 결과, 소형 패키지 SOP-8 외형으로 P채널과 N채널이 탑재된 내압 60V 이하 소자의 정비와 사용이 확대될 것이라 생각된다.

4. 휴대기기(배터리 구동기기)
배터리를 사용하는 휴대기기에서 비교적 큰 전류(수 A~10A 이하)를 다루는 대표적인 응용기기로 노트북 PC를 들 수 있다. 노트북 PC 속에는 AC 어댑터 전원과 배터리의 전환 셀렉터 스위치, 차저, 각종 로드 스위치용으로 P채널 MOSFET가 많이 사용되고 있지만 본체 기기를 구동하는 리 튬 이온 전지 팩 보호회로의 충방전 스위치용으로도 소형 패 키지에서 저ON 저항의 P채널 MOSFET가 사용되고 있다. 최근 노트북 PC에서 더욱 빠른 고속응답성과 대용량 데이 터 처리가 필요해짐에 따라 CPU가 다시 대전류화 되는 경향 이다. 때문에 구동하는 리튬 이온 전지의 동작전류도 커지게 되고 또 소형 팩에 밀폐된 상태에서 사용되기 때문에 소형 패 키지에서 초 저ON 저항의 P채널 MOSFET가 필요하게 되 었다.
이에 내압 －30V에서 RDS(on)＝3.6mΩtyp.의 초 저ON 저항 소자가 소형 패키지 LFPAK(SOP-8 핀 호환성) 외형으로 제 품화되고 있다. 앞으로 저ON 저항화가 더욱 진행됨에 따라 같 은 패키지에서 RDS(on)＝2.7mΩtyp. 전후의 제품(HAT1125H) 이 계속 개발될 것이다.

5. 오디오 분야
종래의 오디오 파워 앰프는 아날로그 방식이 주류를 이루 었지만 가전기기의 에너지 절감화 영향으로 오디오 기기에도 스위칭 기술을 응용한 디지털화 요구가 쇄도하고 있다. 오디오 파워 앰프의 전원은 크게 중량이 있는 전원 트랜스 와 대용량 전해 콘덴서가 사용되어왔지만 이 전원부를 스위칭 전원으로 치환함으로써 소형/경량화의 길이 열렸다. 단, 출력 단의 증폭부는 의연히 노이즈, 변형률 THD(Total Harmonic Distortion) 등 오디오 기기 특유의 성능이 우려되는 경우도 있어 아날로그 방식이 사용되었기 때문에 파워 앰프 전체의 효율 개선은 요구할 수 없었다.
그러나 최근 들어 전원부뿐만 아니라 앰프의 출력 증폭회 로에도 스위칭 기술을 도입한 디지털 앰프가 등장, 그 사용이 확대되고 있다.(6)
디지털 앰프는 앞으로 출력 100W 이상의 대 출력으로 적 용이 확대될 것이라고 한다. 이 출력단은 스위칭 전원과 같은 하프 브리지나 풀 브리지 회로구성이다. 동작주파수도 300kHz 이상의 고주파에서 스위칭하고 있다. 이러한 회로에 서는 스위칭 전원 동작과 마찬가지로 하이 사이드와 로우 사 이드 소자의 데드 타임을 설정할 수 있지만 너무 큰 시간으로 설정하면 파형에 변형이 발생한다. 또 PWM 변조에 의해 매 우 짧은 수십ns의 펄스폭도 제어하므로 스위칭 속도가 느리 면 이것도 파형 변형에 영향을 주게 된다.
이러한 사용방법에서 파워 MOSFET에 요구되는 특성으 로는, 내압 100V~150V에서 저ON저항(수십mΩ), 저귀환용량(저Crss＝수십pF 이하)의 고속 스위칭 특성이 필요하다. 그리고 저노이즈성을 중시하기 때문에 고Vth 특성(Vth〉 3V)의 소자가 요구된다. 앞으로 노이즈와 변형을 개선하기 위해 더욱 더 저용량화나 저인덕턴스화가 추구되며 소자구조 나 패키지를 포함한 특성 개선이 진행될 것이라 예상된다. 6. 가전기기
가정용 전기제품으로는 예전부터 형광등 조명 인버터 전원에 사용되고 있지만, 앞으로는 PDP(플라즈마 디스플레이 패널) TV의 패널 구동용 서스테인 스위칭 회로나 컬러 액정 TV의 LCD 패널 램프 구동용 인버터로 용도가 더욱 확대될 것이다.

최신 디바이스의 개발동향

1. 저인덕턴스화, 저저항화되는 패키지 기술
전술한 전압 레귤레이터 동작주파수의 고주파화에 따라 소 자의 저RDS(on), 저Qg, 저Qgd, 저Rg화는 앞으로도 개선될 것이 며 칩 성능뿐만 아니라 대전류화/고주파화, 소형화에 대응하 여 패키지 기술이 중요해질 것이다.
구체적으로는 소스 본딩 와이어 저항 Rw나 소스, 게이트의 인덕턴스 성분 Ls, Lg도 가능한 한 작은 패키지 구조가 필요 하다. 예를 들어 게이트 인덕턴스 Lg 하나를 들더라도 수ns의 짧은 시간에 게이트 용량 Qg를 충전하려면 게이트 전류 Ig가 수ns의 단시간에 상승해야 하므로 그 중요성은 명백하다. (1) 소스 인덕턴스는 효율을 저하시킨다
그림 6에 하이 사이드 소자의 소스 인덕턴스 Ls가 미치는 영향에 관해 나타낸다. 

소스 와이어 인덕턴스 Ls에 발생하는 전압 VLs의 동작주파수 의존성을 계산값으로 나타낸 것이다. SOP-8 패키지의 Ls는 소스 와이어의 선 지름, 길이, 개수에 따라서도 다르지만 2n~5nH이다. Ls가 5nH인 경우, 동작주 파수가 3MHz를 초과하면 VLs는 Id＝10A일 때 1V를 초과하 여 5MHz에서 약 1.5V로 된다(Id＝20A의 대전류로 되면 각 각 그 2배인 2V/3MHz, 3V/5MHz로 된다).
지금 하이 사이드 측 Tr1에 착안했을 경우, 이 VLs는 게이 트 구동전압에 대해 부귀환으로 되기 때문에 ON 저항을 상 승시키는 방향으로 동작한다.
그리고 이 VLs의 영향에 의해 게이트에 충분한 구동전압이 인가되지 않아 스위칭 시간(상승시간 tr)이 길어지고 턴 ON 손실이 증대된다. 특히 하이 사이드 소자는 펄스 폭이 좁은 시간을 제어할 필요가 있기 때문에 고주파동작으로 되면 될 수록 현저하게 나타난다.
이와 같이 소스 인덕턴스 Ls는 고주파 특성에 악영향을 미 쳐 전원효율의 저하를 초래한다. 이것은 시뮬레이션과 실제 효율 데이터에서도 확인되고 있다.(7)
이러한 이유에서 앞으로 저인덕턴스, 저저항 와이어리스 구조의 패키지가 많이 사용될 것이다. 또 실장에 있어서 배선 의 기생 소스 인덕턴스 Ls를 작게 억제하는 것도 마찬가지로 중요하다.

2. 소형에서 효율적으로 방열되는 패키지
전술한 CPU 구동용 전압 레귤레이터나 2차 측 동기정류 와 같은 용도에서는 고주파화/대전류화와 동시에 소형화라는 단위면적 당 고전류밀도가 요구되고 있다.
일반적으로 파워 MOSFET를 프린트 기판에 실장하는 경 우, 기판 측으로 방열하고 있지만 프린트 기판의 온도는 105℃max. 이하로 억제해야 한다. 따라서 어떻게 효율적으로 냉각할 것인가가 중요해진다.
이러한 문제를 해결하는 방법으로, 그림 7과 같은 리드 역곡 타입으로 금속 헤더부를 윗면으로 방열하는 소형/저열저항 패키지 LFPAK-i(Inverted Type) 개발이 검토되고 있다.

단, 단순히 리드 역곡으로 했을 경우, 게이트와 소스의 전극 배치가 좌우 반대로 되어 사용 편리성이 나빠져 버리므로 통 상적인 LFPAK나 SOP-8 상당의 외형품과 동일 전극배치가 되도록 연구되고 있다.
LFPAK와 LFPAK-i를 비교하면 에어 플로 팬 장착 공랭 의 열적 포화상태에서의 실장 열저항이 25℃/W→15℃/W로 40% 저감되고 있어 프린트 기판온도를 내릴 수 있다. 또 채 널 온도가 내려가기 때문에 동작 시의 ON 저항이 작게 보인 다. 그리고 tPW＝0.5s~10s인 과도시간에서는 1/5~1/3 이하 의 과도 열저항으로 되어 피크 동작 시의 대전류화가 가능하다.

3. 복합/집적화
(1) SBD 내장 파워 MOSFET
그림 8에 파워 MOSFET의 복합/집적화(고효율 DC-DC컨버터 전원의 예)를 나타낸다. 

파워 MOSFET를 비절연형 DC-DC 전원에 있어서 그림과 같은 하이 사이드와 로우 사 이드를 조합한 회로로 사용하는 경우, 상/하 소자의 동시 ON을 피하기 위해 상/하 소자 모두 OFF 기간(데드 타임)을 설정한다.
이 기간에 로우 사이드의 내장 다이오드를 이용하면 그 다 이오드의 VF＝0.8V 전후의 전압강하와 역 회복시간 trr의 영 향에 의한 하이 사이드의 턴 ON 손실이 발생하고 고주파동 작으로 되면 효율이 저하된다.
이것을 해결하는 수단으로, 그림과 같이 쇼트키 배리어 다 이오드(SBD)를 병렬로 접속함으로써 이 데드 타임 기간에 내장 다이오드를 흐르지 않도록 하여 손실을 저감한다. 그러나 파워 MOSFET와 SBD 사이에는 기생 인덕턴스가 발생하기 때문에 내장 다이오드에도 전류가 흘러 SBD를 삽 입한 효과가 낮아지고 고주파동작에서의 효율이 예상했던 정 도로 개선되지 않게 된다.
그래서 그림 8(b)와 같이 로우 사이드 MOSFET에 SBD 를 집적화하여 이 기생 인덕턴스를 없애고 또 하이 사이드 소 자도 포함한 1패키지로 복합/집적화함으로써 고효율화를 도 모한 제품이 많아지고 있다.
(2) 드라이버 IC 내장 파워 MOSFET
고주파화에 최적인 복합/집적화의 최신 디바이스로서 드라 이버 IC 내장 파워 MOSFET를 설명한다.
브로드밴드 시대를 맞이하여 고속으로 대용량 정보를 처리 하기 위해 CPU의 클록 주파수는 매년 증가하고 있으며 CPU에 전력을 공급하는 전압 레귤레이터에는 저전압화/대 전류화, 고속응답화(고di/dt)와 함께 고효율화/소형화가 요 구되고 있다.
그러나 종래 기술의 연장에서는 이 전압 레귤레이터의 탑재 면적이 마더 보드 위의 대부분을 차지하게 되므로 특히 큰 면 적을 차지하는 콘덴서 등의 수동부품을 작게 해야 한다. 그 방법으로 고주파화를 들 수 있지만 고주파화가 되면 파 워 MOSFET의 스위칭 손실이 증가하여 효율이 저하돼버린 다. 때문에 전술한 고주파화/고효율화의 키 디바이스인 파워 MOSFET의 고성능화 개선이 이뤄지고 있다.
그러나 더욱 높아지는 고주파화/고효율화 요구에 대응하는 데 있어서 파워 MOSFET의 특성 개선만으로는 부족하며 각 소자간의 배선에 발생하는 기생 인덕턴스를 저감해야 한다. 이것을 해결하기 위해 드라이버 IC와 상하 2개의 파워 MOSFET를 QFN56 패키지에 집적한 SiP(System in Package) 에서 인텔사가 제창한 패키지 제품 규격‘Driver-MOSFET Integrated SiP(DrMOS)’에 준거하는‘Driver-MOSFET 집적 SiP’가 제품화되고 있다.(7)

4. 고기능화/고신뢰성화
자동차 전장기기의 응용분야에서는 전술한 바와 같이 고신뢰 성, 특히 부하단락 등에 강한 소자와 함께 이러한 환경조건에 가 령 노출되었다 하더라도 파괴되지 않는 소자가 요구되고 있다. 이러한 요구에 대응하는 파워 MOSFET가 그림 9에 나타난 과온도 차단기능 장착 서멀 FET이다. 

이 서멀 FET는 부하단락 등에서 파워 MOSFET의 채널 온도가 Tch＝150 ± 25℃로 상승하면 칩 상에 집적된 온도 센서부와 과열차단/ 과전류제한 회로가 작동한다. 그리고 메인 파워 MOSFET의 게이트-소스 사이에 접속되어 있는 과열차단용 MOSFET를 ON시켜 파워 MOSFET를 보호한다.
차단 후의 복귀 방식으로는 래치형(차단 후 게이트-소스간 전압을 일단 0V로 리셋하지 않으면 통상적인 동작으로 복귀 하지 않는 타입)과 히스테리시스형(규정된 차단온도 이하로 되면 자동 복귀하는 타입)이 있다.
이밖에, 만약 소자가 파괴되었을 경우나 외부회로에서 이 상(부하 오픈이나 쇼트 등)이 발생했을 경우, 이것을 검지하 여 진단하는 기능을 도입한 다이아그노시스(자기진단기능) 장착 파워 MOSFET의 개발이 검토되고 있다.

[출처] 2. 파워 MOSFET의 구조 및 응용분야2. 파워 MOSFET의 구조 및 응용분야|작성자 맥가이심

출처: http://www.icbanq.com/elecinfo_net_new/Elec_TechInfo_Main.aspx