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，小至內存、CPU等各類電子設備核心元件，無不用到MOSFET。MOSFET作為一種半導體器件，既能夠實現(xiàn)電路的通，又能夠實現(xiàn)電路的斷。

發(fā)展到現(xiàn)在，MOSFET主要應用于中小功率場合如電腦功率電源、家用電器等，具有驅動功率小、電流關斷能力強、開關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用當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。另外則需要確定導通電阻。導通電阻對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，國產廠商如揚杰電子、華潤微、吉林華微等也在中低壓領域的替換勢頭迅猛。本期會先以歐美系主流廠商的標桿產品著手。

英飛凌是世界上首屈一指的功率半導體元件制造商，在2015年收購美國國際整流器公司 (IR) 后，英飛凌將所有 IR MOSFET 產品納入其產品體系，加強和擴展了產品組合，從而得以立足于行業(yè)前沿。高質量設計和穩(wěn)健性，整體系統(tǒng)成本低是英飛凌的幾大特點之一。

在高電流應用中使用MOSFET晶體管N溝道通常是首選。IRF40SC240是英飛凌D2PAK 7pin+引腳的最新的40 V StrongIRFET功率MOSFET。

（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，極大增強了設計靈活性。與標準封裝相比，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?；诜庋b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、低功率應用的設計復雜度。SPB18P06P-G是英飛凌高度創(chuàng)新的P通道功率MOSFET，在導通電阻特性和品質因數(shù)特性上有優(yōu)秀的表現(xiàn)。

（英飛凌）

首先說幾個關鍵參數(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。

安森美與英飛凌一樣，均是IDM模式，無需代工就可獨立執(zhí)行產品制造的全部流程，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技術這里提一句，與硅相比，在開關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溝道系列的產品也都在RDS (on)，封裝技術上表現(xiàn)出色。超低RDS（on）保證了系統(tǒng)效率的提高，而先進的5x6mm封裝技術也可以在空間極大節(jié)省，同時還擁有非常好的導熱性。

（P型MOSFET，安森美）

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產品。

（STB155N3LH6內部示意圖，ST）

該系列采用了第六代STripFET DeepGATE技術，該技術下的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)頭兩家的低壓產品，在導通電阻上ST的技術水平還是相當不錯的，略顯不足的是峰值電流能力還有所不及。當然，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產品在功率處理能力處在行業(yè)頂尖水平。多種封裝技術也給旗下功率器件產品提供了更高的靈活度。

歐美系MOSFET廠商擁有先進的技術和生產制造工藝，品質管理也領先其他國家和地區(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廠商技術特點，看有何差異。