現(xiàn)代電子應(yīng)用需要高開關(guān)頻率才能實現(xiàn)相應(yīng)的高效率，功率 mosfet 是高功率應(yīng)用中的重要組件，它們提供相對較低的柵極電荷，非常適合中高功率用例。較低的柵極電荷降低了驅(qū)動電流要求，從而實現(xiàn)了高頻率和更高的效率。 這篇文章浮思特探討了中等功率 MOSFET 在各種應(yīng)用中的優(yōu)勢、局限性以及選擇時的注意事項。

　　功率 MOSFET 在電子應(yīng)用中的作用

　　功率 MOSFET 通常按其擊穿電壓進行分類。與擊穿電壓范圍分別為 400 - 650 V 和 >700 V 的高功率 MOSFET 和超高功率 MOSFET 不同，中功率 MOSFET 的擊穿電壓范圍為 30 V 至 350 V，柵極電荷低，導(dǎo)通電阻低至 2.6 mΩ (30 V)。因此，許多設(shè)計師將中功率 MOSFET 納入其電源系統(tǒng)的設(shè)計中。

　　具有較低電壓擊穿范圍的功率 MOSFET 支持更高的開關(guān)速度。ROHM 的第 6 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(guān)頻率。與晶閘管和 IGBT 等其他半導(dǎo)體器件相比，將功率 MOSFET 集成到 PCB 中對于在較低電壓下實現(xiàn)高開關(guān)速度和效率至關(guān)重要，從而顯著減少能量損失和反向恢復(fù)時間。

　　功率 MOSFET 的優(yōu)點和局限性

　　功率 MOSFET 為各種應(yīng)用提供了多種優(yōu)勢。這些優(yōu)勢包括：

　　低成本

　　尺寸緊湊，易于與電力電子設(shè)備集成

　　增強切換速度

　　在高開關(guān)頻率下運行(減少能量損失)

　　簡單的柵極驅(qū)動電路

　　由于非負(fù)功率系數(shù)而具有熱穩(wěn)定性

　　低導(dǎo)通電阻(有助于限制功率損耗)

　　無需額外電路進行換向

　　然而，功率 MOSFET 的阻斷能力有限，這種能力是不對稱的。這可以保護它們免受正向電壓浪涌的影響，但也使它們?nèi)菀资艿椒聪螂妷旱挠绊?。因此，它們需要一個額外的二極管來保護反向電壓浪涌。

　　工業(yè)應(yīng)用中的功率 MOSFET

　　功率 MOSFET 通常用于電壓要求在 350 V 閾值以內(nèi)的應(yīng)用中。其低導(dǎo)通電阻特性對大多數(shù)應(yīng)用尤其有吸引力。它們可降低功耗，從而確保降低成本、尺寸和所需的冷卻，從而全面改善電子電力系統(tǒng)。一些使用功率 MOSFET 的工業(yè)應(yīng)用包括負(fù)載切換、DC/DC 轉(zhuǎn)換器、電源和低壓電機控制。

　　選擇功率 MOSFET 時要考慮的因素

　　以下是選擇大功率應(yīng)用的功率 MOSFET 的基本考慮因素：

　　通道類型

　　最大漏源電壓

　　漏極至源極電阻

　　封裝/箱體

　　柵極電壓閾值

　　最大直流漏極電流

　　柵極電荷

　　通道類型

　　這是指器件中硅片的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。n 通道功率 MOSFET 在柵極相對于源極的正電壓下導(dǎo)通，而 p 通道功率 MOSFET 在柵極-源極負(fù)電壓下導(dǎo)通。了解器件在系統(tǒng)中的位置有助于設(shè)計人員決定哪種類型更合適。

　　最大漏源電壓

　　此額定值是在考慮了器件在關(guān)閉時阻斷施加電壓的能力后指定的。大多數(shù)設(shè)計人員遵循的一般指導(dǎo)原則是選擇額定電壓為施加到漏極的預(yù)期電壓兩倍的器件。這是因為在 MOSFET 集成電氣系統(tǒng)中，高于輸入電壓的短電壓尖峰很常見。

　　漏極至源極電阻

　　此關(guān)鍵參數(shù)會影響半導(dǎo)體器件在導(dǎo)電時產(chǎn)生的熱量。設(shè)計人員需要考慮特定源擊穿電壓 (VGS) 和工作溫度下的相應(yīng) RDS(on) 值，然后再為其應(yīng)用選擇理想的功率 MOSFET。

　　封裝/箱體

　　必須根據(jù)設(shè)計的熱和機械要求選擇 MOSFET 封裝/外殼。此外，電路板空間和物理布局也使設(shè)計人員傾向于選擇某些器件，而不是其他器件，因為這會影響它們在高電流或功耗設(shè)計中的熱性能。

　　柵極電壓閾值

　　此閾值決定了功率 MOSFET 解決方案開始導(dǎo)通的電壓。因此，較低的柵極電壓閾值允許 MOSFET 更快地導(dǎo)通以實現(xiàn)全電流導(dǎo)通。通過考慮控制系統(tǒng) MCU 和柵極驅(qū)動器的輸出電壓，設(shè)計人員可以為他們的應(yīng)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(shù)據(jù)表中的安全工作區(qū)曲線，系統(tǒng)設(shè)計人員可以確定其功率 MOSFET 應(yīng)用所需的電流。

　　柵極電荷

　　使器件完全導(dǎo)通所需的電荷量稱為柵極電荷 (Qg)。低功率 MOSFET 的 Qg 值較低，因此開關(guān)操作效率更高。

　　適用于電力電子應(yīng)用的 ROHM 功率 FET

　　浮思特是業(yè)界領(lǐng)先的半導(dǎo)體和相關(guān)元件供應(yīng)商。浮思特的功率 MOSFET 特別適用于 DC/DC 轉(zhuǎn)換器和負(fù)載切換應(yīng)用。浮思特科技專注功率器件領(lǐng)域，為客戶提供igbt、IPM模塊等功率器件以及MCU和觸控芯片，是一家擁有核心技術(shù)的電子元器件供應(yīng)商和解決方案商。