現代電子應用需要高開關頻率才能實現相應的高效率。功率 mosfet 是功率密集型應用中的重要組件。它們提供相對較低的柵極電荷，非常適合中功率和高功率用例。較低的柵極電荷降低了驅動電流要求，從而實現了高頻和更高的效率。本文探討了中功率 MOSFET 在各種應用中的優勢、局限性以及選擇注意事項。

　　功率 MOSFET 在電子應用中的作用

　　功率 MOSFET 通常根據擊穿電壓進行分類。與高功率和超高功率 MOSFET 的擊穿電壓范圍分別為 400 - 650 V 和 >700 V 不同，中功率 MOSFET 的擊穿電壓范圍為 30 V 至 350 V，提供低柵極電荷和導通電壓。電阻低至 2.6 mΩ (30 V)。因此，許多設計人員將中等功率 MOSFET 納入其電源系統的設計中。

　　具有較低擊穿電壓范圍的功率 MOSFET 支持較高的開關速度。ROHM 的第六代功率 MOSFET 系列就是一個例子。它們通常有 n 通道和 p 通道版本，并提供高達 100 kHz 的開關頻率。與晶閘管和 IGBT 等其他半導體器件相比，將功率 MOSFET 集成到 PCB 中對于在較低電壓下實現高開關速度和效率至關重要，從而顯著減少能量損耗和反向恢復時間。

　　功率 MOSFET 的優點和局限性

　　功率 MOSFET 為廣泛的應用提供了多種優勢。這些好處包括：

　　低成本

　　尺寸緊湊，易于與電力電子設備集成

　　提高開關速度

　　高開關頻率下運行(減少能量損耗)

　　簡單的柵極驅動電路

　　由于功率系數非負，因此具有熱穩定性

　　低導通電阻(有助于限制功率損耗)

　　不需要額外的換向電路

　　然而，功率 MOSFET 受到其阻斷能力的限制，阻斷能力是非對稱的。這可以保護它們免受正向電壓浪涌的影響，但也使它們容易受到反向電壓的影響。因此，它們需要額外的二極管來提供反向電壓浪涌保護。

　　工業應用中的功率 MOSFET

　　功率 MOSFET 通常用于電壓要求在 350 V 閾值以內的應用。它們的低導通電阻質量對于大多數應用來說特別有吸引力。它們降低了功耗，確保降低成本、尺寸和所需的冷卻，從而實現電子電源系統的全面改進。使用功率 MOSFET 的一些工業應用包括負載開關、DC/DC 轉換器、電源和低壓電機控制。

　　選擇功率 MOSFET 時要考慮的因素

　　以下是為高功率應用選擇功率 MOSFET 的基本考慮因素：

　　通道類型

　　這是指器件中硅結構的性質。n 溝道功率 MOSFET 在柵極相對于源極的正電壓下導通，而 p 溝道功率 MOSFET 在負柵源電壓下導通。了解設備在系統上的位置可以幫助設計人員決定哪種類型更合適。

　　最大漏源電壓

　　該額定值是在考慮設備關閉時阻止施加電壓的能力后指定的。大多數設計人員遵循的一般準則包括選擇額定電壓為施加到漏極的預期電壓兩倍的器件。這是因為高于輸入電壓的短電壓尖峰在 MOSFET 集成電氣系統中很常見。

　　漏源電阻

　　這個關鍵參數會影響半導體器件在導電時產生的熱量。在為其應用選擇理想的功率 MOSFET 之前，設計人員需要考慮特定源擊穿電壓 (VGS) 和工作溫度下相應的 RDS(on) 值。

　　封裝

　　MOSFET 封裝/外殼必須根據設計的熱和機械要求進行選擇。此外，電路板空間和物理布局使設計人員更喜歡某些器件而不是其他器件，因為它會影響高電流或功耗設計中的熱性能。

　　柵極電壓閾值

　　該閾值決定功率 MOSFET 解決方案開始導通的電壓。因此，較低的柵極電壓閾值允許 MOSFET 更快地導通以實現全電流傳導。通過考慮控制系統 MCU 和柵極驅動器的輸出電壓，設計人員可以為其應用選擇最合適的功率 MOSFET。

　　最大直流漏極電流

　　這是器件在特定工作溫度下可以承受的最大電流。通過參考數據表中的安全工作區域曲線，系統設計人員可以確定其功率 MOSFET 應用所需的電流。

　　柵極電荷

　　使器件完全開啟所需的電荷量稱為柵極電荷 (Qg)。功率較低的 MOSFET 具有較低的 Qg 值，從而提高開關操作的效率。

　　適用于電力電子應用的浮思特功率 FET

　　浮思特是一家擁有核心技術的半導體元器件供應商。浮思特的功率 MOSFET 特別適合 DC/DC 轉換器和負載開關應用。它們采用各種高功率微型封裝(HSOP8、HSMT8 和 HUML2020L8)，柵極電荷范圍為 5.8 至 36 nC。浮思特科技的低導通電阻、符合 RoHS 標準、無鉛、無鹵素的產品組合具有最先進的封裝和保護功能，可實現安全性和最大可靠性，使設計人員能夠為高效、可靠的應用找到正確的解決方案。