现代电子应用需要高开关频率才能实现相应的高效率


。功率 mosfet 是功率密集型应用中的重要组件

。它们提供相对较低的栅极电荷，非常适合中功率和高功率用例。较低的栅极电荷降低了驱动电流要求
，从而实现了高频和更高的效率
。本文探讨了中功率 MOSFET 在各种应用中的优势、局限性以及选择注意事项。

　　功率 MOSFET 在电子应用中的作用

　　功率 MOSFET 通常根据击穿电压进行分类。与高功率和超高功率 MOSFET 的击穿电压范围分别为 400 - 650 V 和 >700 V 不同，中功率 MOSFET 的击穿电压范围为 30 V 至 350 V，提供低栅极电荷和导通电压
。电阻低至 2.6 mΩ (30 V)
。因此，许多设计人员将中等功率 MOSFET 纳入其电源系统的设计中

。

　　具有较低击穿电压范围的功率 MOSFET 支持较高的开关速度。ROHM 的第六代功率 MOSFET 系列就是一个例子。它们通常有 n 通道和 p 通道版本，并提供高达 100 kHz 的开关频率。与晶闸管和 IGBT 等其他半导体器件相比，将功率 MOSFET 集成到 PCB 中对于在较低电压下实现高开关速度和效率至关重要
，从而显着减少能量损耗和反向恢复时间
。

　　功率 MOSFET 的优点和局限性

　　功率 MOSFET 为广泛的应用提供了多种优势。这些好处包括：

　　低成本

　　尺寸紧凑，易于与电力电子设备集成

　　提高开关速度

　　高开关频率下运行(减少能量损耗)

　　简单的栅极驱动电路

　　由于功率系数非负，因此具有热稳定性

　　低导通电阻(有助于限制功率损耗)

　　不需要额外的换向电路

　　然而，功率 MOSFET 受到其阻断能力的限制
，阻断能力是非对称的
。这可以保护它们免受正向电压浪涌的影响

，但也使它们容易受到反向电压的影响


。因此，它们需要额外的二极管来提供反向电压浪涌保护。

　　工业应用中的功率 MOSFET

　　功率 MOSFET 通常用于电压要求在 350 V 阈值以内的应用
。它们的低导通电阻质量对于大多数应用来说特别有吸引力
。它们降低了功耗
，确保降低成本、尺寸和所需的冷却，从而实现电子电源系统的全面改进。使用功率 MOSFET 的一些工业应用包括负载开关、DC/DC 转换器
、电源和低压电机控制
。

　　选择功率 MOSFET 时要考虑的因素

　　以下是为高功率应用选择功率 MOSFET 的基本考虑因素：

　　通道类型

　　这是指器件中硅结构的性质。n 沟道功率 MOSFET 在栅极相对于源极的正电压下导通，而 p 沟道功率 MOSFET 在负栅源电压下导通。了解设备在系统上的位置可以帮助设计人员决定哪种类型更合适

。

　　最大漏源电压

　　该额定值是在考虑设备关闭时阻止施加电压的能力后指定的
。大多数设计人员遵循的一般准则包括选择额定电压为施加到漏极的预期电压两倍的器件
。这是因为高于输入电压的短电压尖峰在 MOSFET 集成电气系统中很常见

。

　　漏源电阻

　　这个关键参数会影响半导体器件在导电时产生的热量。在为其应用选择理想的功率 MOSFET 之前，设计人员需要考虑特定源击穿电压 (VGS) 和工作温度下相应的 RDS(on) 值。

　　封装

　　MOSFET 封装/外壳必须根据设计的热和机械要求进行选择。此外，电路板空间和物理布局使设计人员更喜欢某些器件而不是其他器件
，因为它会影响高电流或功耗设计中的热性能
。

　　栅极电压阈值

　　该阈值决定功率 MOSFET 解决方案开始导通的电压
。因此，较低的栅极电压阈值允许 MOSFET 更快地导通以实现全电流传导

。通过考虑控制系统 MCU 和栅极驱动器的输出电压，设计人员可以为其应用选择最合适的功率 MOSFET。

　　最大直流漏极电流

　　这是器件在特定工作温度下可以承受的最大电流
。通过参考数据表中的安全工作区域曲线，系统设计人员可以确定其功率 MOSFET 应用所需的电流

。

　　栅极电荷

　　使器件完全开启所需的电荷量称为栅极电荷 (Qg)。功率较低的 MOSFET 具有较低的 Qg 值，从而提高开关操作的效率
。

　　适用于电力电子应用的利发国际功率 FET

　　利发国际是一家拥有核心技术的半导体元器件供应商。利发国际的功率 MOSFET 特别适合 DC/DC 转换器和负载开关应用。它们采用各种高功率微型封装(HSOP8、HSMT8 和 HUML2020L8)，栅极电荷范围为 5.8 至 36 nC。利发国际科技的低导通电阻、符合 RoHS 标准
、无铅、无卤素的产品组合具有最先进的封装和保护功能，可实现安全性和最大可靠性，使设计人员能够为高效
、可靠的应用找到正确的解决方案。