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  • 2021-4-9 10:55
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    从本文开始将介绍在具体应用中效率等的改善案例。 LED照明电路(临界模式PFC+DC/DC):利用MOSFET提升效率并降低噪声的案例 下面的电路摘自实际LED照明电路的相关部分。该LED驱动电路是DC/DC转换器通过临界模式(BCM)的PFC向LED供电的。 下面将介绍在该电路中改变PFC部的开关MOSFET、DC/DC转换器部的开关MOSFET、以及其栅极电阻RG,并对效率和噪声进行比较的情况。 原设计使用的超级结MOSFET(以下简称“SJ MOSFET”)标记为“Original”。考虑到噪声问题,Original的RG采用100Ω。对此,将PFC及DC/DC转换器的开关替换为三种SJ MOSFET,RG也尝试了100Ω和50Ω两种方案。MOSFET采用高速开关型R5207AND,以及新一代产品R6004END和R6004END,噪声均得以降低。 下表中黄色高亮表示效率高于Original,绿色高亮表示最高效率。获得的结论是PFC采用R5207AND、DC/DC转换器采用R6004END的组合效率最佳,RG为50Ω时的效率更高(3种SJ MOSFET的组合共有9组结果,效果不好的已被省略)。与Original相比,效率提高了1%左右。效率是电路整体的效率。 另外,请看下面DC/DC转换器部的噪声特性。数据是Original与效率最好的R6004END/50Ω的比较数据。 Original的开关速度比较快,因此采用100Ω的RG作为噪声对策比较妥当,不过低噪声的R6004END在RG为50Ω时即使提高开关速度后噪声也比Original低,可在提高效率的同时降低噪声。 下面比较一下PFC部和DC/DC转换器部的波形,以确认其原因。PFC部的波形如下。 在PFC部,R5207AND的效率最高,由于在该范围无法判别,所以进行了放大。 相对于Original,转换为导通的时间R6004END和R5207AND略慢。然后是转换为关断的情况。 从图中可以看出,R6004END和R5207AND转换为关断的时间更快,更急剧。可以认为这点可降低开关损耗,有助于提高效率。接下来是DC/DC转换器部的开关波形。 对Original与效率较高的R6004END和R5207AND进行了比较。R6004END还给出了RG为50Ω时的波形。同样,对导通、关断波形进行放大。 R6004END转换为导通的时间最快,RG=50Ω时更快。 转换为关断的时间在RG=100Ω时R6004END最慢,但在RG=50Ω时则变为最快。通过这些比较,可以认为R6004END+RG=50Ω的转换最快,因此有助于减少开关损耗并提高效率。 当PFC采用R5207AND、DC/DC转换器采用R6004END时,开关损耗略有减少,两种因素叠加可使效率提高1%左右。另外,在开关损耗降低的同时,噪声也得以改善。综上所述,通过重新探讨开关MOSFET的特性和栅极电阻,可同时改善效率和噪声,因此,与上一篇、上上篇中提到的二极管相同,MOSFET的特性也需要充分进行探讨和确认。 关键要点: ・PFC部及DC/DC转换器部的开关MOSFET的特性不同,效率也会改变,因此需要充分探讨MOSFET的特性。 来源:techclass.rohm
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    2021-3-29 11:47
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    SiC-MOSFET-特征 本篇进入SiC-MOSFET相关的内容介绍。功率转换电路中的晶体管的作用非常重要,为进一步实现低损耗与应用尺寸小型化,一直在进行各种改良。SiC功率元器件半导体的优势前面已经介绍过,如低损耗、高速开关、高温工作等,显而易见这些优势是非常有用的。本章将通过其他功率晶体管的比较,进一步加深对SiC-MOSFET的理解。 SiC-MOSFET的特征 SiC-SBD的章节中也使用了类似的图介绍了耐压覆盖范围。本图也同样,通过与Si功率元器件的比较,来表示SiC-MOSFET的耐压范围。 目前SiC-MOSFET有用的范围是耐压600V以上、特别是1kV以上。关于优势,现将1kV以上的产品与当前主流的Si-IGBT来比较一下看看。相对于IGBT,SiC-MOSFET降低了开关关断时的损耗,实现了高频率工作,有助于应用的小型化。相对于同等耐压的SJ-MOSFET(超级结MOSFET),导通电阻较小,可减少相同导通电阻的芯片面积,并显著降低恢复损耗。 下表是600V~2000V耐压的功率元器件的特征汇总。 雷达图的RonA为单位面积的导通电阻(表示传导时损耗的参数),BV为元器件耐压,Err为恢复损耗,Eoff为关断开关的损耗。SiC已经很完美,在目前情况的比较中绝非高估。 下一篇将结合与SJ-MOSFET和IGBT的比较,更详细地介绍SiC-MOSFET的特征。 功率晶体管的结构与特征比较 继前篇内容,继续进行各功率晶体管的比较。本篇比较结构和特征。 功率晶体管的结构与特征比较 下图是各功率晶体管的结构、耐压、导通电阻、开关速度的比较。 使用的工艺技术不同结构也不同,因而电气特征也不同。补充说明一下,DMOS是平面型的MOSFET,是常见的结构。Si的功率MOSFET,因其高耐压且可降低导通电阻,近年来超级结(Super Junction)结构的MOSFET(以下简称“SJ-MOSFET”)应用越来越广泛。关于SiC-MOSFET,这里给出了DMOS结构,不过目前ROHM已经开始量产特性更优异的沟槽式结构的SiC-MOSFET。具体情况计划后续进行介绍。 在特征方面,Si-DMOS存在导通电阻方面的课题,如前所述通过采用SJ-MOSFET结构来改善导通电阻。IGBT在导通电阻和耐压方面表现优异,但存在开关速度方面的课题。SiC-DMOS在耐压、导通电阻、开关速度方面表现都很优异,而且在高温条件下的工作也表现良好,可以说是具有极大优势的开关元件。 这张图是各晶体管标准化的导通电阻和耐压图表。从图中可以看出,理论上SiC-DMOS的耐压能力更高,可制作低导通电阻的晶体管。目前SiC-DMOS的特性现状是用椭圆围起来的范围。通过未来的发展,性能有望进一步提升。 从下一篇开始,将单独介绍与SiC-MOSFET的比较。 SiC-MOSFET-与Si-MOSFET的区别 从本文开始,将逐一进行SiC-MOSFET与其他功率晶体管的比较。 本文将介绍与Si-MOSFET的区别。尚未使用过SiC-MOSFET的人,与其详细研究每个参数,不如先弄清楚驱动方法等与Si-MOSFET有怎样的区别。在这里介绍SiC-MOSFET的驱动与Si-MOSFET的比较中应该注意的两个关键要点。 与Si-MOSFET的区别:驱动电压 SiC-MOSFET与Si-MOSFET相比,由于漂移层电阻低,通道电阻高,因此具有驱动电压即栅极-源极间电压Vgs越高导通电阻越低的特性。下图表示SiC-MOSFET的导通电阻与Vgs的关系。 导通电阻从Vgs为20V左右开始变化(下降)逐渐减少,接近最小值。一般的IGBT和Si-MOSFET的驱动电压为Vgs=10~15V,而SiC-MOSFET建议在Vgs=18V前后驱动,以充分获得低导通电阻。也就是说,两者的区别之一是驱动电压要比Si-MOSFET高。与Si-MOSFET进行替换时,还需要探讨栅极驱动器电路。 与Si-MOSFET的区别:内部栅极电阻 SiC-MOSFET元件本身(芯片)的内部栅极电阻Rg依赖于栅电极材料的薄层电阻和芯片尺寸。如果是相同设计,则与芯片尺寸成反比,芯片越小栅极电阻越高。同等能力下,SiC-MOSFET的芯片尺寸比Si元器件的小,因此栅极电容小,但内部栅极电阻增大。例如,1200V 80mΩ产品(S2301为裸芯片产品)的内部栅极电阻约为6.3Ω。 这不仅局限于SiC-MOSFET,MOSFET的开关时间依赖于外置栅极电阻和上面介绍的内部栅极电阻合在一起的综合栅极电阻值。SiC-MOSFET的内部栅极电阻比Si-MOSFET大,因此要想实现高速开关,需要使外置栅极电阻尽量小,小到几Ω左右。 但是,外置栅极电阻还承担着对抗施加于栅极的浪涌的任务,因此必须注意与浪涌保护之间的良好平衡。 与IGBT的区别 上一章针对与Si-MOSFET的区别,介绍了关于SiC-MOSFET驱动方法的两个关键要点。本章将针对与IGBT的区别进行介绍。 与IGBT的区别:Vd-Id特性 Vd-Id特性是晶体管最基本的特性之一。下面是25℃和150℃时的Vd-Id特性。 请看25℃时的特性图表。SiC及Si MOSFET的Id相对Vd(Vds)呈线性增加,但由于IGBT有上升电压,因此在低电流范围MOSFET元器件的Vds更低(对于IGBT来说是集电极电流、集电极-发射极间电压)。不言而喻,Vd-Id特性也是导通电阻特性。根据欧姆定律,相对Id,Vd越低导通电阻越小,特性曲线的斜率越陡,导通电阻越低。 IGBT的低Vd(或低Id)范围(在本例中是Vd到1V左右的范围),在IGBT中是可忽略不计的范围。这在高电压大电流应用中不会构成问题,但当用电设备的电力需求从低功率到高功率范围较宽时,低功率范围的效率并不高。 相比之下,SiC MOSFET可在更宽的范围内保持低导通电阻。 此外,可以看到,与150℃时的Si MOSFET特性相比,SiC、Si-MOSFET的特性曲线斜率均放缓,因而导通电阻增加。但是,SiC-MOSFET在25℃时的变动很小,在25℃环境下特性相近的产品,差距变大,温度增高时SiC MOSFET的导通电阻变化较小。 与IGBT的区别:关断损耗特性 前面多次提到过,SiC功率元器件的开关特性优异,可处理大功率并高速开关。在此具体就与IGBT开关损耗特性的区别进行说明。 众所周知,当IGBT的开关OFF时,会流过元器件结构引起的尾(tail)电流,因此开关损耗增加是IGBT的基本特性。 比较开关OFF时的波形可以看到,SiC-MOSFET原理上不流过尾电流,因此相应的开关损耗非常小。在本例中,SiC-MOSFET+SBD(肖特基势垒二极管)的组合与IGBT+FRD(快速恢复二极管)的关断损耗Eoff相比,降低了88%。 还有重要的一点是IGBT的尾电流随温度升高而增加。顺便提一下,SiC-MOSFET的高速驱动需要适当调整外置的栅极电阻Rg。这在前文“与Si-MOSFET的区别”中也提到过。 与IGBT的区别:导通损耗特性 接下来看开关导通时的损耗。 IGBT在开关导通时,流过Ic(蓝色曲线)用红色虚线圈起来部分的电流。这多半是二极管的恢复电流带来的,是开关导通时的一大损耗。请记住:在并联使用SiC-SBC时,加上恢复特性的快速性,MOSFET开关导通时的损耗减少;FRD成对时的开关导通损耗与IGBT的尾电流一样随温度升高而增加。 总之,关于开关损耗特性可以明确的是:SiC-MOSFET优于IGBT。 另外,这里提供的数据是在ROHM试验环境下的结果。驱动电路等条件不同,结果也可能不同。 体二极管的特性 上一章介绍了与IGBT的区别。本章将对SiC-MOSFET的体二极管的正向特性与反向恢复特性进行说明。 如图所示,MOSFET(不局限于SiC-MOSFET)在漏极-源极间存在体二极管。从MOSFET的结构上讲,体二极管是由源极-漏极间的pn结形成的,也被称为“寄生二极管”或“内部二极管”。对于MOSFET来说,体二极管的性能是重要的参数之一,在应用中使用时,其性能发挥着至关重要的作用。 SiC-MOSFET体二极管的正向特性 下图表示SiC-MOSFET的Vds-Id特性。在SiC-MOSFET中,以源极为基准向漏极施加负电压,体二极管为正向偏置状态。该图中Vgs=0V的绿色曲线基本上表示出体二极管的Vf特性,。Vgs为0V即MOSFET在关断状态下,没有通道电流,因此该条件下的Vd-Id特性可以说是体二极管的Vf-If特性。如“何谓碳化硅”中提到的,SiC的带隙更宽,Vf比Si-MOSFET大得多。 而在给栅极-源极间施加18V电压、SiC-MOSFET导通的条件下,电阻更小的通道部分(而非体二极管部分)流过的电流占支配低位。为方便从结构角度理解各种状态,下面还给出了MOSFET的截面图。 SiC-MOSFET体二极管的反向恢复特性 MOSFET体二极管的另一个重要特性是反向恢复时间(trr)。trr是二极管开关特性相关的重要参数这一点在SiC肖特基势垒二极管一文中也已说明过。不言而喻,MOSFET的体二极管是具有pn结的二极管,因而存在反向恢复现象,其特性表现为反向恢复时间(trr)。下面是1000V耐压的Si-MOSFET和SiC-MOSFET SCT2080KE的trr特性比较。 如图所示,示例的Si-MOSFET的trr较慢,流过较大的Irr。而SiC-MOSFET SCT2080KE的体二极管速度则非常快。trr、Irr均为几乎可忽略的水平,恢复损耗Err已经大幅降低。 SiC-MOSFET的应用实例 本章将介绍部分SiC-MOSFET的应用实例。其中也包括一些以前的信息和原型级别的内容,总之希望通过这些介绍能帮助大家认识采用SiC-MOSFET的好处以及可实现的新功能。另外,除了SiC-MOSFET,还可以从这里了解SiC-SBD、全SiC模块的应用实例。 SiC-MOSFET应用实例1:移相DC/DC转换器 下面是演示机,是与功率Power Assist Technology Ltd.联合制作的。 全桥式逆变器部分使用了3种晶体管(Si IGBT、第二代SiC-MOSFET、上一章介绍的第三代沟槽结构SiC-MOSFET),组成相同尺寸的移相DCDC转换器,就是用来比较各产品效率的演示机。 首先,在SiC-MOSFET的组成中,发挥了开关性能的优势实现了Si IGBT很难实现的100kHz高频工作和功率提升。另外,第二代(2G)SiC-MOSFET中,由2个晶体管并联组成了1个开关,但由于第三代(3G)SiC-MOSFET导通电阻更低,晶体管数得以从8个减少到4个。关于效率,采用第三代(3G)SiC-MOSFET时的结果最理想,无论哪种SiC-MOSFET的效率均超过Si IGBT。 SiC-MOSFET应用实例2:脉冲电源 脉冲电源是在短时间内瞬时供电的系统,应用例有气体激光器、加速器、X射线、等离子电源等。作为现有的解决方案有晶闸管等真空管和Si开关,但市场需要更高耐压更高速的开关。针对这种市场需求,利用SiC的高耐压和高速性能,实现了超高电压高速开关。从高速性的角度看这是Si IGBT很难实现的。下例是与福岛SiC应用技研株式会社、株式会社京都New-Tronics、国立研究开发法人科学技术振兴机构合作开发,在CEATEC 2014、TECHNO-FRONTIER2015展出的产品。 ・超高压脉冲电源 特征 ・超高耐压伪N通道 SiC MOSFET ・低导通电阻 (以往产品的1/100以下) ・高重复频率 应用例 ・荷电粒子加速器 ・医疗用设备电源 ・等离子发生器等 ・1~10kV随机脉冲发生器:13.2kV SiC开关 来源:techclass.rohm
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    2018-9-21 12:30
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    2018-09-12 虎子给了我一些交流的总结材料,写的挺好的。我摘录出来,和大家一起分享下。总的背景,是在整个智能化配电单元上,继电器被MOSFET所取代。12V的配电架构,特别是电动汽车,由于整个系统的变化,都开始转变。传统的配电架构都因继电器与保险丝而受到局限: 如下图所示: 很大一部分配电用的熔丝+继电器的设计,被MOSFET管理电路所取代 这个发展的路径,是越来越快了。随着MOSFET的发展很快,现在只要单一芯片,就能够取代诸如继电器、保险丝、继电器驱动器等众多组件,从芯片的角度来看,MOSFET开关极为耐用,不怕灰尘、冲击和震动,因此配置与组装组件时具有更多弹性。 主要的优点是: 1)过载时的行为差异,保险丝损坏而需要更换时,应用将无法运作。 基于MOSFET的开关可以通过软件,能够重置并重新启动; 2)在承受短路的层面,由于是个闭环的系统,能够承受的短路周期比较多 3)继电器会产生些许噪音,MOSFET在状态切换时噪音几近于无 备注:这里最为核心的还是有关于线束短路的保护,对于电动汽车而言,除了电池以外就是电气短路问题最多,通过线束的模型,可以认真而细致的设定整个短路的状态,根据电流早期判别电气短路(特别是间歇性的) 线束的短路计算分析 如上图所示,传统的熔丝设计,其实也做到了一定的程度,再往下就比较难了。通过这个配电盒的设计,主要对于线束设计可以解放不少的工作量 备注:从控制角度来看,差异主要在控制部分,之前很大一部分是按照HSD的封装形式来做 以下是虎子写的了,我做一些摘录和引用,并且把HSD的部分摘出来 第一部分 从HSD开关设计考虑来说 ◆负载的正常电流多大? ◆最大电流多大? ◆负载的工作环境温度是多少?极限温度试多少? ◆负载是否是容性?容性的话,冲击电流是多少? ◆负载是否为感性?感性的话,关断时的能量? ◆负载的控制方式?ON/OFF方式(没有续流,注意过压保护,需要对GD,GS保护背靠背的稳压管),PWM方式(有续流,没有对GD,GS的过压保护)注:ON/OFF方式和PWM方式参考SMTC 2800 017电路端口设计目的 ◆系统如果是地线开路的话,对负载有何影响? ◆散热方式,根据参数计算是否需要加散热片?(PCB上的通孔方式铜箔的面积大小) ◆负载是否需要诊断:如需要,有哪些诊断?过流,过压,过温还是短路。 ◆负载是否有以下应用:电池反接,负载突降,过压,过流等 ◆负载突降(Load dump):如果负载的突降超过VCC的最大额定值时,Did瞬态抑制二极管必须要加的。 第二部分 HSD和LSD的区别: ◆导通电阻:NMOS的导通电阻比PMOS在同样条件下要小(电子导通速度比空穴快,因而影响到导通电阻),为了追求低的导通电阻,在某些HSD的驱动应用,用充电泵加上NMOS来完成PMOS作为HSD的应用,代价是价格高,驱动比较复杂。 ◆采样电路:对于HSD的保护,需要对电流的采样,需要差分的配置才能实现电流的采样;而对于LSD,采用单端配置就可以。由于差分电路成本高于采用单端的成本,所以从这个意义上说,LSD比HSD具备成本优势。 ◆线制的要求:汽车中的大部分负载多为负极搭铁,采用HSD给负载供电的好处是负载的一端直接接在底盘地上,另外一端则只需要一根线给负载供电,这就节省了系统的成本。 ◆失效对系统的影响:这是根据系统的要求,选择哪种负载失效。在飞机失效类型中,如果负载失效,最安全的方式是让负载继续运行下去;而对于汽车的负载应用,则正好相反。 HSD驱动配置优缺点: ◇系统中是1 Wires ◇短路到地不会损坏负载 ◇load corrosion unlikely (连接到地) ◇简单的地连接更健壮(单线) ◇内部电路(设计相对复杂,成本高);外部接线(单线,简单线成本降低) 例如:在ECM控制中,控制油泵的开关就是HSD,这是因为在大多数情况下,当驱动模块失效时,是关掉油泵的,这种设计对于当发生车祸或系统失效时是非常有利的。 如图电路所示: 控制油泵对电源端通过HSD开关控制,当汽车遇到危险状况时,通过控制模块直接把电源切断,避免油箱漏油某一点与负载的另外一端短路造成危害(低边控制的话,等效油泵控制的回路只是对地开关,油泵负载另外一端接常电);所以说LSD控制更容易遭受短路危害,LSD短路将导致负载永久性的处于导通,HSD短路只是对开关造成应力,相比电池电压,接地更容易遭受短路危害,所以HSD开关比LSD开关更安全。 HSD:HSD_OUT对地短路只是对开关(MOS管)造成应力,可以理解为对电源的一个保险 LSD:LSD_OUT对地短路的话将会对负载永久性的导通状态,所以对于油泵控制(汽车遇到危险状况时)非常危险的。 小结:开个头,从汽车电子的角度来看,也是配合着车辆的智能化开始发展和创新的,就是国内做个模块或者部件很难赚到钱。
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    2016-5-25 11:35
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    电阻主要特性参数 电阻的主要参数有电阻阻值,允许误差,额定功率,温度系数等 1、标称阻值:电阻器上面所标示的阻值。  2、允许误差:标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差,它表示电阻器的精度。 3、额定功率:在正常的大气压力90-106.6KPa及环境温度为-55℃~+70℃的条件下,电阻器长期工作所允许耗散的最大功率。  4、额定电压:由阻值和额定功率换算出的电压。 5、温度系数:温度每变化1℃所引起的电阻值的相对变化。温度系数越小,电阻的稳定性越好。阻值随温度升高而增大的为正温度系数,反之为负温度系数。 6、老化系数:电阻器在额定功率长期负荷下,阻值相对变化的百分数,它是表示电阻器寿命长短的参数。 7、电压系数:在规定的电压范围内,电压每变化1伏,电阻器的相对变化量。   电感器的主要参数 电感器的主要参数有电感量、允许偏差、品质因数、分布电容和额定电流等。 1、电感量:电感量也称自感系数,是表示电感器产生自感应能力的一个物理量。 电感器电感量的大小,主要取决于线圈的圈数(匝数)、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等等。通常,线圈圈数越多、绕制的线圈越密集,电感量就越大。有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大;磁心导磁率越大的线圈,电感量也越大。 2、允许偏差:允许偏差是指电感器上标称的电感量与实际电感的允许误差值。 一般用于振荡或滤波等电路中的电感器要求精度较高,允许偏差为±0.2%~±0.5%;而用于耦合、高频阻流等线圈的精度要求不高;允许偏差为±10%~15%。 3、品质因数:品质因数也称Q值或优值,是衡量电感器质量的主要参数。它是指电感器在某一频率的交流电压下工作时,所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高,其损耗越小,效率越高。电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等有关。 4、分布电容:分布电容是指线圈的匝与匝之间、线圈与磁心之间存在的电容。电感器的分布电容越小,其稳定性越好。 5、额定电流:额定电流是指电感器有正常工作时反允许通过的最大电流值。若工作电流超过额定电流,则电感器就会因发热而使性能参数发生改变,甚至还会因过流而烧毁。 电容的主要特性参数 电容的主要参数有电容容值,允许误差,额定工作电压,温度系数等 1、容量与误差:实际电容量和标称电容量允许的最大偏差范围,一般分为±5%,±10%,±20%。精密电容器的允许误差较小,而电解电容器的误差较大,它们采用不同的误差等级。 2、额定工作电压:电容器在电路中能够长期稳定、可靠工作,所承受的最大直流电压,又称耐压。对于结构、介质、容量相同的器件,耐压越高,体积越大。 3、温度系数:在一定温度范围内,温度每变化1℃,电容量的相对变化值。温度系数越小越好。 4、绝缘电阻:用来表明漏电大小的。一般小容量的电容,绝缘电阻很大,在几百兆欧姆或几千兆欧姆。电解电容的绝缘电阻一般较小。相对而言,绝缘电阻越大越好,漏电也小。 5、损耗:在电场的作用下,电容器在单位时间内发热而消耗的能量。这些损耗主要来自介质损耗和金属损耗。通常用损耗角正切值来表示。       MOSFET 的主要特性参数  “MOSFET”是英文 MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor 的缩写,译成中文是“金属氧化物半导体场效应管”。它是由金属、氧化物(SiO2 或 SiN)及半导体三种材料制成的器件 MOSFET的主要参数有I D ,I DM ,V GS ,V (BR)DSS ,R DS(on)  ,V GS(th) 等 1、I D :最大漏源电流。是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过I D 。此参数会随结温度的上升而有所减额。 2、I DM :最大脉冲漏源电流。此参数会随结温度的上升而有所减额。 3、V GS :最大栅源电压。 4、V (BR)DSS :漏源击穿电压。是指栅源电压V GS 为0时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于V (BR)DSS 。它具有正温度特性。故应以此参数在低温条件下的值作为安全考虑。 5、R DS(on) :在特定的V GS (一般为10V)、结温及漏极电流的条件下,MOSFET导通时漏源间的最大阻抗。它是一个非常重要的参数,决定了MOSFET导通时的消耗功率。此参数一般会随结温度的上升而有所增大。故应以此参数在最高工作结温条件下的值作为损耗及压降计算。 6、V GS(th) :开启电压(阀值电压)。当外加栅极控制电压V GS 超过V GS(th) 时,漏区和源区的表面反型层形成了连接的沟道。应用中,常将漏极短接条件下I D 等于1毫安时的栅极电压称为开启电压。此参数一般会随结温度的上升而有所降低。 7、P D :最大耗散功率。是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量。此参数一般会随结温度的上升而有所减额。 8、T j :最大工作结温。通常为150℃或175℃,器件设计的工作条件下须确应避免超过这个温度,并留有一定裕量。   功率 MOSFET 与双极型功率相比具有如下特点: 1、MOSFET 是电压控制型器件(双极型是电流控制型器件),因此在驱动大电流时无需推动级,电路较简单; 2、输入阻抗高; 3、工作频率范围宽,开关速度高(开关时间为几十纳秒到几百纳秒),开关损耗小; 4、有较优良的线性区,并且 MOSFET 的输入电容比双极型的输入电容小得多,所以它的交流输入阻抗极高;噪声也小,最合适制作 Hi-Fi 音响; 5、功率 MOSFET 可以多个并联使用,增加输出电流而无需均流电阻。
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    2009-1-22 09:15
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    我的父母都是大陆培养的第一届半导体毕业生。与王阳元院士、中国半导体协会的俞忠瑜理事长等是同班同学。我在孩童期间就曾有幸见识过王守武、王守觉等院士的风采,也深为这些大师的学养和谦虚的精神所折服。有这些让我高山仰止的前辈在,本无能力也无胆量来谈论方向性的问题。只是近日无论是朋友聚会、还是平日闲聊,实实在在感受到本土的集成电路设计圈子中的一种悲观、迷茫、甚至绝望的气氛。不觉想说说自己的一管之见。由于个人从未接触过电力电子或电源管理之外的课题,所述也仅限电源管理IC (以下简称PIC) 的范畴。 中国的IC设计业曾经经历了几家公司冲上纳斯达克前后的小小辉煌,恰似台儿庄之后速胜论的抬头。随后我们听到的仿佛都是坏消息:IC价格下降、人员成本上升、人民币升值、税率优惠不再、次级危机影响消费需求等等。偶尔几个敢于投资IC的人都灰头土脸地转去了传统产业,随即有了"宠儿变弃儿"的慨叹。曾经豪情万丈的海归精英们拉到了以前他们看不起的小钱竟成了极值得庆祝的事情。于是微利论、生死年论、回归论充斥。这又极似当年亡?论的兴盛。自觉造成IC设计业移往大陆的基本动因并未改变,只是经历了数年50%以上的高成长后积累的不成熟的因素开始发酵。恰似抗战的前途是光明的,暂时的挫折促使我们总结经验和教训,以更平和的心态思考持久的战法。大浪淘沙其实更有利于以后的健康发展。 从全球电源管理IC的市场的份额来看,我们长远的主要对手还主要是欧美公司。要明白我们为什么会赢取最后的胜利,首先要了解欧美公司为什么会输。本人有幸在Semtech公司参与了主机板电源IC线的管理,有着切身的感受。Semtech的主机板电源IC线曾经拥有30%全球的市场,有超过一亿美元的销售收入,当时只有Intersil是主要对手。随后以立錡为代表的台湾电源管理IC开始崛起。台湾公司开始只会作CPU以外的供电IC,且产品性能很一般。但我们还是很快感到了威胁。作为美国公司,我们在台湾的FAE(应用支持工程师)必须英文、技术和沟通能力都极强,由于这样的人才有限,全台20多个大客户,我们仅有两个FAE。而立錡在华硕一家就放了两个。果然,优异的服务和在台湾无孔不入的上下游关系很快使台湾本土的企业发展起来。后来台湾公司不仅做得出,由于天天和他们的客户在一起,立錡甚至还改进了我们产品的定义。当一群服务比你好、价钱比你便宜、甚至东西都有独特优点的本土对手兴起后,美国人看到的是一颗曾经卖$2.5美金的驱动芯片沦落到$0.1!作为一个曾经将Semtech股票推高了6?倍的功勋产品线,在CEO获知毛利已跌至47%以后就断然决定放弃了。一般的欧美公司要不停地扬弃自己去获取高额利润。我在美国亲历了国际整流器公司(IR)从1991年开始的淘汰可控硅专家、补充MOSFET人员的兑变过程。而现在的IR已经几乎变成一个IC公司了。 MTK的蔡明介董事长有一个著名的S型市场理论。也就是避开市场的起步阶段,只在产品上量前进入。美国的商学院流行一种L-shape市场理论。就是说产品开始利润和价格都高,随着时间的推移,产量逐渐上升,利润和价格都下降,直到该产品被淘汰为止。2007年初,华为要求岭芯的前身拷贝一颗台湾某著名公司的芯片,这颗IC是给DDR2供电的电源芯片。当我们拿到了规格书后,发现这几乎是照搬了我在2002年给Intel定义的一颗,当时由于Intel不能接受单一供应商,Semtech将定义告诉了On-semi,所以我们只知道On-semi在后面六个月抄,不知台湾那家是何时开始抄的。世事无常,有趣的是有人要我们抄一颗我自己定义的东西。需要指出的是2002年时的价格是$0.8,到华为来寻求替代时,售价只有$0.11。而Semtech作为一个Fabless公司,我记得当时的成本也就在$0.09左右。这正是本土IC公司的现实。没有哪家系统公司会在它毛利很高时愿意把宝押在本土IC公司上,多半是系统厂商的成本支持不住了才来寻求Cost-down。现在许多电源IC公司都是设计人员创办的,很多甚至不是电源IC圈子里的人,因此做什么多半是看哪个产品在中国的量大。须知产品的需求往往发端于欧美,象一个浪一样,随后涌到韩日、台湾,当这个浪涌到大陆时,量确实很大,但产品周期也快结束了。就如同2007年再去作DDR2(DDR3已经起来了),就算2008年就做出来,你会发现没有量就赚不到钱了。很多人知道在美信有70%毛利时,有近30%来源于生产环节。要想在本土立于不败之地,必需结合生产环节,这样当别的Fabless无以为继时,你还有20-30%利润空间。岭芯的团队之所以要和贝岭和华虹集团合作,正是看准了这一点。这两年的最大收获远不是区区一亿多的营业额,而是结合华虹四、六、八寸线的特点,建立起来的电源IC的基本模块。只有当每一个建筑单元都有很好的性价比时,最后的IC才能保证提供给客户最好的性价比。 从上面的例子不难看出,欧美公司有两大致命伤:第一是高额的人员开销不利于做技术上已经成熟的电源管理IC。即使不计算公司上层的股权等收入,一般人员费用也远非大陆可比。我曾经参与编写了一个50人部门的预算,经过裁剪,最后还是有$14M!这其中,应该只有两三个人是真正值得付美国工资的人。对比一下MPS(或AATI)和Richtek的产值和利润就不难看出。欧美公司可以保持亚洲公司类似的产值增长,但却很难保持净利润的同步增长。今年是第一次全球前十大电源管理IC公司的总产值有所下降,这说明小公司在瓜分这些大公司的传统地盘。当年美国人看不起的立錡,现在已经是超过两亿美金的公司了。但台湾的公司还是以台商为主,大陆公司完全有可能以台?人击败美国人的方式击败任何本土以外的对手。欧美公司的第二大致命伤是设计的决定权不再是欧美公司独有,越来愈多的OEM改成ODM模式。越来越多产品可以像MTK平台的手机一样,即使不能都达到"农民都可以做"的水品,能够制造完整电子产品的门槛也在降低。个人一直认为电源管理IC行业是一个服务行业,台湾的经验证明谁贴近客户,谁就会赢。   待续……
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