東芝新型L-TOGL封裝車載MOSFET的功能特性分析

近年來，隨著汽車電子化的快速發(fā)展和電動(dòng)汽車銷量的持續(xù)攀升，車載MOSFET市場增長迅速。在功率半導(dǎo)體技術(shù)不斷進(jìn)步的推動(dòng)下，車載MOSFET性能持續(xù)提升，器件的功率密度和可靠性越來越高，功耗也越來越低，為電動(dòng)汽車的發(fā)展提供了強(qiáng)大動(dòng)力。

另一個(gè)趨勢是，滿足電動(dòng)汽車車載設(shè)備更大功耗的元器件的需求持續(xù)增加。而一些新型高散熱封裝的出現(xiàn)，正在為提高板上熱循環(huán)性能，實(shí)現(xiàn)更高效率和功率密度添磚加瓦。

東芝推出的采用新型高散熱封裝的車載40 V N溝道功率MOSFET XPQR3004PB和XPQ1R004PB就是這樣的產(chǎn)品。

東芝新型L-TOGL封裝車載MOSFET

MOSFET功能特性分析

東芝已出貨的上述兩款新產(chǎn)品是采用新型L-TOGL（大型晶體管輪廓鷗翼式引腳）封裝的車載40 V N溝道功率MOSFET，除了具有高額定漏極電流和低導(dǎo)通電阻外，還支持大電流和高散熱。

封裝和內(nèi)部電路

在器件結(jié)構(gòu)上，上述產(chǎn)品沒有采用焊錫連接的內(nèi)部接線柱結(jié)構(gòu)，而是引入了銅夾片（Cu clip），實(shí)現(xiàn)了源極連接件和外部引腳的一體化。源極引腳采用多針結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有的TO-220SM（W）封裝相比，封裝電阻降低了約70%，從而將XPQR3004PB的漏極額定電流（DC）提高到400A，比當(dāng)前采用TO-220SM（W）封裝的TKR74F04PB產(chǎn)品高出1.6倍。另外，XPQR3004PB采用厚銅框，使內(nèi)溝道到外殼熱阻比TKR74F04PB降低了50%。這些特性有利于實(shí)現(xiàn)更大的電流，同時(shí)降低車載設(shè)備的損耗。

東芝新開發(fā)的S-TOGL和L-TOGL都是采用銅夾片結(jié)構(gòu)（無接線柱結(jié)構(gòu)）和多引腳結(jié)構(gòu)的封裝。銅連接器結(jié)構(gòu)的發(fā)展順應(yīng)了車載MOSFET的封裝技術(shù)趨勢，實(shí)現(xiàn)了更大的電流，使性能得以進(jìn)一步提升。

車載MOSFET封裝技術(shù)趨勢

憑借新型封裝技術(shù)，東芝新產(chǎn)品進(jìn)一步簡化了散熱設(shè)計(jì)，同時(shí)顯著減少了半導(dǎo)體繼電器和一體化起動(dòng)發(fā)電機(jī)變頻器等需要大電流的應(yīng)用所需的MOSFET數(shù)量，進(jìn)而幫助縮小系統(tǒng)尺寸。

如果客戶需要并聯(lián)多個(gè)器件，滿足車載設(shè)備對更大工作電流的需求，東芝可按照每卷產(chǎn)品柵極閾值電壓浮動(dòng)范圍0.4 V對產(chǎn)品進(jìn)行分組，以支持兩款新品的分組出貨，確?？蛻粼谠O(shè)計(jì)時(shí)使用同一組別的產(chǎn)品，從而減少特性偏差。

通常，車載設(shè)備需要在各種溫度環(huán)境下工作，所以表面貼裝的焊點(diǎn)可靠性是一個(gè)需要考慮的關(guān)鍵因素。新產(chǎn)品采用的鷗翼式引腳恰恰可以降低貼裝應(yīng)力，提高焊點(diǎn)的可靠性。

MOSFET的主要特性

40 V N溝道功率MOSFET XPQR3004PB和XPQ1R004PB的特性如下：

產(chǎn)品已通過AEC-Q101認(rèn)證

低漏源導(dǎo)通電阻：XPQR3004PB為RDS(on)＝0.23 mΩ（典型值）（VGS＝10 V）；XPQ1R004PB為RDS(on)＝0.8 mΩ（典型值）（VGS＝10 V）

低漏電流：IDSS＝10 μA（最大值）（VDS＝40 V）

高額定漏極電流：XPQR3004PB為ID＝400 A；XPQ1R004PB為ID＝200 A

增強(qiáng)模式：XPQ1R004PB為Vth＝2.0～3.0 V（VDS＝10 V，ID＝0.5 mA）；XPQR3004PB為Vth＝2.0～3.0 V（VDS＝10 V，ID＝1.0 mA）

采用新型鷗翼引腳L-TOGL封裝

以下是產(chǎn)品的主要規(guī)格：

主要規(guī)格

產(chǎn)品亮點(diǎn)及應(yīng)用方向

東芝推出的采用新型L-TOGL封裝的車載MOSFET以其高額定漏極電流、低導(dǎo)通電阻和大散熱能力等特點(diǎn)，為大電流車載設(shè)備提供了強(qiáng)有力的支持。器件具有很強(qiáng)的通流能力，支持車載設(shè)備對更大電流的需求。其應(yīng)用方向主要包括：車載設(shè)備變頻器、半導(dǎo)體繼電器、負(fù)載開關(guān)、開關(guān)穩(wěn)壓器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、DC-DC轉(zhuǎn)換器等。

未來，隨著汽車電子化和電動(dòng)汽車市場的持續(xù)發(fā)展，這兩款產(chǎn)品有望在車載MOSFET市場中占據(jù)重要地位。東芝也將繼續(xù)擴(kuò)大其采用新型封裝的功率產(chǎn)品線，根據(jù)市場需求推出優(yōu)化功能和功率特性的MOSFET產(chǎn)品，滿足車載應(yīng)用的多種不同需求，推動(dòng)汽車系統(tǒng)電氣化向縱深發(fā)展。

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