MOSFET系列（一）：穩(wěn)中求進實力強橫的歐美系MOSFET
時至今日，大至功率變換器，小至內(nèi)存、CPU等各類電子設(shè)備核心元件，無不用到MOSFET。MOSFET作為一種半導(dǎo)體器件，既能夠?qū)崿F(xiàn)電路的通，又能夠?qū)崿F(xiàn)電路的斷。
發(fā)展到現(xiàn)在，MOSFET主要應(yīng)用于中小功率場合如電腦功率電源、家用電器等，具有驅(qū)動功率小、電流關(guān)斷能力強、開關(guān)速度快損耗小且不存在二次擊穿的優(yōu)點。雖然現(xiàn)在IGBT是當(dāng)下熱門，相對于前輩MOSFET它屬于更高端的功率器件，但在廣大的中低壓應(yīng)用當(dāng)中無論是消費類電子還是家電或是嵌入式系統(tǒng)，MOSFET依然占據(jù)著巨大的市場份額。
確定MOSFET實不實用，首先要確定MOSFET的漏源電壓VDS，即“漏源擊穿電壓”，這是在柵極短路到源極，漏極電流在250μA情況下，MOSFET所能承受的保證不損壞的最高電壓。另外則需要確定導(dǎo)通電阻。導(dǎo)通電阻對N溝道和P溝道MOSFET都是十分重要的。除此之外，額定電流與功率耗散同樣至關(guān)重要。
MOSFET的市場格局與IGBT格局類似，以歐美系和日系為主流，歐美系英飛凌與安森美穩(wěn)坐頭兩把交椅，日系瑞薩和東芝緊隨其后，國產(chǎn)廠商如揚杰電子、華潤微、吉林華微等也在中低壓領(lǐng)域的替換勢頭迅猛。本期會先以歐美系主流廠商的標(biāo)桿產(chǎn)品著手。
英飛凌MOSFET系列
英飛凌是世界上首屈一指的功率半導(dǎo)體元件制造商，在2015年收購美國國際整流器公司 (IR) 后，英飛凌將所有 IR MOSFET 產(chǎn)品納入其產(chǎn)品體系，加強和擴展了產(chǎn)品組合，從而得以立足于行業(yè)前沿。高質(zhì)量設(shè)計和穩(wěn)健性，整體系統(tǒng)成本低是英飛凌的幾大特點之一。
（IRF40SC240，英飛凌）
在這款最新的40V MOSFET中，針對高電流和低 RDS（on）進行了優(yōu)化。采用新的D2PAK 7pin封裝擴展了可互換引腳選項，極大增強了設(shè)計靈活性。與標(biāo)準(zhǔn)封裝相比，新系列的RDS（on）低13%，載流能力高50%。IRF40SC240的最大RDS (on) 僅為0.65毫歐，典型值為0.5毫歐。基于封裝限制下的最大連續(xù)漏極電流為360A，較之前系列均有大提升。
IRF40SC240不僅提供了更高的靈活性，低 RDS（on）下傳導(dǎo)損耗也有所減少，更高的電流能力意味著功率密度的大提升，而IRF40SC240還針對10 V柵極驅(qū)動進行了優(yōu)化，在嘈雜的環(huán)境中提供對錯誤開啟的免疫力。
相比N溝道器件，P溝道器件的主要優(yōu)勢在于降低中、低功率應(yīng)用的設(shè)計復(fù)雜度。SPB18P06P-G是英飛凌高度創(chuàng)新的P通道功率MOSFET，在導(dǎo)通電阻特性和品質(zhì)因數(shù)特性上有優(yōu)秀的表現(xiàn)。
（英飛凌）
首先說幾個關(guān)鍵參數(shù)，SPB18P06P-G的VDS為-60V，最大的RDS（on）為0.13歐，電流為-18.6A。SPB18P06P-G在數(shù)值指標(biāo)依然做得很好，除此之外，該系列增加了增強模式，同時提供器件雪崩評級。一般來說，雪崩，尤其是重復(fù)雪崩，并不屬于MOSFET制造商在開發(fā)新系列時一定會考慮的常見問題，英飛凌仍然在此系列中加入了雪崩評級，避免使用者在雪崩中操作MOSFET。
安森美MOSFET系列
安森美與英飛凌一樣，均是IDM模式，無需代工就可獨立執(zhí)行產(chǎn)品制造的全部流程，利于成本的控制和對工藝及品控的改進。
NTBG020N090SC1是安森美旗下的N溝道900V碳化硅MOSFET。SiC MOSFET技術(shù)這里提一句，與硅相比，在開關(guān)性能和可靠性上會更出色。NTBG020N090SC1系統(tǒng)的優(yōu)點包括最高效率、更高的功率密度、更低的EMI和更小的系統(tǒng)尺寸。
（NTBG020N090SC1，安森美）
900V這個系列的RDS (on) 很低，僅為20mΩ（VGS=15V）。同時擁有超低柵電荷，QG(tot) 低至200 nC。有限電容也在高壓工況下降到了極低，Coss 值做到了295 pF。低導(dǎo)通電阻和緊湊尺寸確保了器件的低電容和柵極電荷。因此效率和功率密度得到了保證。
安森美P溝道系列的產(chǎn)品也都在RDS (on)，封裝技術(shù)上表現(xiàn)出色。超低RDS（on）保證了系統(tǒng)效率的提高，而先進的5x6mm封裝技術(shù)也可以在空間極大節(jié)省，同時還擁有非常好的導(dǎo)熱性。
（P型MOSFET，安森美）
意法半導(dǎo)體MOSFET系列
ST的MOSFET系列提供30多種封裝選項，包括帶有專用控制引腳、能夠提高開關(guān)效率的4引線TO-247封裝、用于大電流性能的H2PAK、極具創(chuàng)新意義的表貼封裝無引線TO-LL、1-mm高表貼封裝PowerFLAT系列、從2×2mm到8×8mm的中壓、高壓和特高壓功率MOSFET這些系列都有很優(yōu)秀的散熱能力。
以擊穿電壓范圍為12 V ~ 30 V的低壓MOSFET為例。STB155N3LH6是ST低壓系列下N溝道30 V的較新的MOSFET產(chǎn)品。
（STB155N3LH6內(nèi)部示意圖，ST）
該系列采用了第六代STripFET DeepGATE技術(shù)，該技術(shù)下的MOSFET器件在所有封裝中表現(xiàn)出最低的RDS（on）。STB155N3LH6的RDS（on）僅為3mΩ。對比行業(yè)頭兩家的低壓產(chǎn)品，在導(dǎo)通電阻上ST的技術(shù)水平還是相當(dāng)不錯的，略顯不足的是峰值電流能力還有所不及。當(dāng)然，略顯不足這個評價也只是對比英飛凌和安森美，在行業(yè)中這樣的載流水平依然是行業(yè)前列。
ST的面向高壓功率的MDmesh制程與面向低壓功率的STripFET制程，確保ST旗下MOSFET產(chǎn)品在功率處理能力處在行業(yè)頂尖水平。多種封裝技術(shù)也給旗下功率器件產(chǎn)品提供了更高的靈活度。
小結(jié)
歐美系MOSFET廠商擁有先進的技術(shù)和生產(chǎn)制造工藝，品質(zhì)管理也領(lǐng)先其他國家和地區(qū)，是中高端MOSFET的主要提供方，長期占據(jù)全球大部分市場份額。下一期將發(fā)掘日系流派的MOSFET廠商技術(shù)特點，看有何差異。
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