電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/李寧遠(yuǎn))MOSFET將輸入電壓的變化轉(zhuǎn)化為輸出電流的變化,起到開關(guān)或放大等作用。因?yàn)镸OSFET器件是電壓控制型器件,在應(yīng)用中容易控制,而且MOSFET工作頻率高,符合功率器件高頻化發(fā)展的需求。
時(shí)至今日,MOSFET已經(jīng)廣泛應(yīng)用于中小功率場(chǎng)合如電腦功率電源、家用電器等,具有驅(qū)動(dòng)功率小、電流關(guān)斷能力強(qiáng)、開關(guān)速度快損耗小且不存在二次擊穿的優(yōu)點(diǎn)。在廣大的中低壓應(yīng)用當(dāng)中無論是消費(fèi)類電子還是家電,又或是嵌入式系統(tǒng),MOSFET占據(jù)著巨大的市場(chǎng)份額。
上一期中提到,MOSFET的市場(chǎng)格局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,東芝,羅姆緊隨其后。日系廠商和歐美廠商類似,都擁有先進(jìn)的技術(shù)和生產(chǎn)制造工藝,在品質(zhì)管理上更是精益求精,同樣是全球功率半導(dǎo)體中高端MOSFET的主要提供方。
ROHM MOSFET系列
羅姆最重要的武器就是SiC,旗下的MOSFET的特點(diǎn)是低導(dǎo)通電阻和高速開關(guān)。ROHM MOSFET系列在全球都極具競(jìng)爭(zhēng)力。目前,羅姆的MOSFET產(chǎn)品矩陣從小信號(hào)產(chǎn)品到800V高耐壓產(chǎn)品,提供各種電壓的產(chǎn)品陣容,適用于電源、電機(jī)等各種用途的產(chǎn)品系列一應(yīng)俱全。
BSS138BKWT106是ROHM最新的采用了UMT3封裝的單N道60V MOSFET,主要應(yīng)用于開關(guān)電路和低壓側(cè)負(fù)載開關(guān)、繼電器驅(qū)動(dòng)器。
BSS138BKWT106在轉(zhuǎn)換上是優(yōu)于同系列產(chǎn)品的,官方在描述上用了“very fast”來形容該器件在轉(zhuǎn)換上的性能,同時(shí)為該器件配置了超低壓的驅(qū)動(dòng),僅2.5V。BSS138BKWT106的RDS(on)的最大值為0.68Ω,而熱阻RthJA最小值僅為416℃/W。這個(gè)數(shù)值代表著該器件的熱性能極好。在超低壓驅(qū)動(dòng)下,BSS138BKWT106能提供高達(dá)2kV的ESD保護(hù)。
ROHM額定電壓為600~800V的功率MOSFET產(chǎn)品采用了超級(jí)結(jié)技術(shù)。正是通過這項(xiàng)技術(shù),ROHM旗下產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了高速開關(guān)和低導(dǎo)通電阻的性能,大大降低了應(yīng)用的損失。這里選取ROHM PrestoMOS R6004JND3,R6004JND3是一種低導(dǎo)通電阻和快速開關(guān)的功率MOSFET系列產(chǎn)品,PrestoMOS系列內(nèi)置羅姆專利技術(shù)做成的快速二極管以此解決節(jié)能問題。
R6004JND3的載流能力在4A左右,最受關(guān)注的RDS(on)最大值也僅僅只有1.43Ω??梢哉f的確是做到了低導(dǎo)通。而因?yàn)閮?nèi)置了專利快速二極管,該器件的能耗也非常低,額定工況下僅有60W。從數(shù)據(jù)看實(shí)實(shí)在在地做到了產(chǎn)品節(jié)能化。另外,該器件擁有快速反向恢復(fù)時(shí)間的特點(diǎn)。封裝上采用的TO252/也是常用于功率晶體管、穩(wěn)壓芯片的封裝,是目前主流封裝之一。
RENESAS MOSFET系列
瑞薩電子其前身卻是赫赫有名的科技型企業(yè)日立制作所半導(dǎo)體部門和三菱電機(jī)半導(dǎo)體部門合并而成,業(yè)務(wù)覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)、汽車、消費(fèi)與工業(yè)市場(chǎng)等領(lǐng)域。作為日系半導(dǎo)體后繼者的瑞薩在MOSFET商業(yè)化上可靠性極高。
2SK1317,瑞薩高壓Nch MOSFET器件。除去低導(dǎo)通電阻和高速開關(guān)這兩個(gè)常見的特點(diǎn),2SK1317還擁有高于同類產(chǎn)品的魯棒性。
2SK1317是應(yīng)用于1500V高擊穿電壓的器件,在低電流下即可驅(qū)動(dòng)。峰值電流可到7A。RDS(on)典型值為9Ω,最大值12Ω。在高壓下依然保持了較低的導(dǎo)通阻值。該器件在封裝工藝上采用的TO-3P,是中高壓、大電流MOS管常用的封裝形式,在耐壓性、抗擊穿能力上都有很高的適應(yīng)性。
瑞薩在封裝工藝上還有很多“絕活”。WPAK是瑞薩開發(fā)的一種高熱輻射封裝,通過封裝把芯片散熱板焊接在主板上,通過主板散熱,使小形封裝的WPAK也可以達(dá)到D-PAK的輸出電流同時(shí)減小布線電感。LFPAK和LFPAK-I是瑞薩開發(fā)的另外2種與SO-8兼容的小形封裝。LFPAK類似D-PAK,但比D-PAK體積小。瑞薩的LFPAK-I封裝在散熱技術(shù)上可以說是散熱技術(shù)的代表技術(shù)之一了。不難看出在細(xì)節(jié)上日系企業(yè)還是很能下苦工的。
東芝MOSFET系列
東芝在分立半導(dǎo)體上一直野心滿滿。此前曾提出要在2021年在分立型半導(dǎo)體元件上的銷售額達(dá)到2000億日元。東芝的12V-300V MOSFET延續(xù)了每一代的溝道結(jié)構(gòu)和制造工藝,穩(wěn)定降低低壓功率MOSFET的漏極-源極導(dǎo)通電阻RDS(ON)。400V-900V MOSFET則提供了超結(jié)MOSFET主攻高輸出應(yīng)用,而對(duì)于低輸出應(yīng)用,提供了D-MOS(雙擴(kuò)散)MOSFET。
在12V-300V 范圍里,東芝的MOSFET提供高速、低漏源導(dǎo)通電阻特性和低尖峰型,具有優(yōu)化的緩沖電路吸收器常數(shù)。開關(guān)損耗和噪聲性能在東芝的系列產(chǎn)品上也做的很好。
TPH2R408QM是東芝采用最新一代工藝制造而成的80V U-MOSX-H系列產(chǎn)品。開關(guān)應(yīng)用中的關(guān)鍵指數(shù)如RDS(ON),以及RDS(ON)×Qg都在新一代工藝下有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。
TPH2R408QM的RDS(ON)導(dǎo)通電阻(典型值)為1.9mΩ,在這樣低的導(dǎo)通電阻下,該器件的總柵極電荷Qg也非常低,只有87nC。這得歸功于 U-MOSX-H系列采用的細(xì)間距技術(shù),該技術(shù)優(yōu)化了單元結(jié)構(gòu)。通過降低RDS(ON)、Qg,降低了主要損耗,提高設(shè)備的效率并且降低器件溫度。除此之外,新的結(jié)構(gòu)工藝和封裝工藝下的TPH2R408QM擁有175℃超高的額定結(jié)溫。
小結(jié)
從本期日系廠商的MOSFET產(chǎn)品系列可以看出,在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域日系企業(yè)仍然表現(xiàn)強(qiáng)勢(shì)。各大廠商都有自己的特長(zhǎng),有些在封裝上獨(dú)具匠心,有些在結(jié)構(gòu)工藝上領(lǐng)先行業(yè)。雖然在市占上略微不及歐美系,但整體實(shí)力強(qiáng)勁且后勁十足。
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原文標(biāo)題:MOSFET系列(二):從制造到封裝,精益求精的日系MOSFET
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