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横扫快速开关DC-DC和电机控制两大应用,T10 MOSFET有何绝招?

来源:安森美 发布时间:2024-08-23 373
汽车制造电子芯片 产业动态
MOSFET 具有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好等特性,广泛应用于汽车、工业控制等领域。在云服务器、新能源汽车、5G基础设施以及可再生能源等市场的推动下,全球 MOSFET市场高速增长。安森美(onsemi)以全面的MOSFET解决方案,覆盖宽广电压范围,满足跨领域需求。同时,中低压MOSFET系列可为各类开关应用提供优越的性能和可靠性,特别是采用先进屏蔽栅工艺的PowerTrench®T10,提供业界领先的导通电阻RDS(on)、更高的功率密度、更小的开关损耗以及更优的热性能。

MOSFET 具有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好等特性,广泛应用于汽车、工业控制等领域。在云服务器、新能源汽车、5G基础设施以及可再生能源等市场的推动下,全球 MOSFET市场高速增长。安森美(onsemi)以全面的MOSFET解决方案,覆盖宽广电压范围,满足跨领域需求。同时,中低压MOSFET系列可为各类开关应用提供优越的性能和可靠性,特别是采用先进屏蔽栅工艺的PowerTrench®T10,提供业界领先的导通电阻RDS(on)、更高的功率密度、更小的开关损耗以及更优的热性能。

 

屏蔽栅MOSFET的技术优势

 

屏蔽栅(Shielded Gate, SGT)MOSFET技术是对传统沟槽型MOSFET工艺的一种优化。在SGT工艺中,栅极被巧妙地分割成上下两部分,其中下部作为屏蔽层,这一设计上的创新带来了显著的技术优势。得益于屏蔽层的加入,SGT MOSFET能够在保持原有尺寸的同时,实现更低的RDS(on)。屏蔽层的存在还能有效减少了栅极与源极之间的寄生电容,这直接体现在栅极电荷(Qg)的减少上。Qg的下降意味着在开关过程中,MOSFET所需的能量更少,开关速度更快,进而显著降低了开关损耗,提升了开关效率。

 

SGT MOSFET的另一个突出优势在于它能够抑制电压尖峰和振铃效应,屏蔽层的产生会形成一个寄生的电阻和寄生的电容,这样的话就形成了一个RC Snubber。当MOSFET在开关瞬间,这个RC snubber能够吸收和消耗过高的电压尖峰,平滑电压波形,从而极大地减少了振铃现象。

 

 

高性能与先进封装赋予T10 MOSFET独特的优势

 

T10 MOSFET是安森美屏蔽栅MOSFET的明星产品系列,是更高效、更强大、更可靠的解决方案。T10 MOSFET带来了一系列显著的技术进步,首当其冲的是Rsp的显著下降,相较于前代MOSFET工艺,降幅高达30%-40%,这一改进对于提升功率密度至关重要。

 

不仅如此,T10 MOSFET还在栅极电荷(Qg)、开关电荷(Qsw)和输出电荷(Qoss)这些关键参数上取得了超过两倍的降幅,预示着开关损耗的有效降低,进而推动系统整体效率的提升,为高性能应用注入强劲动力。再者,反向恢复特性得到了质的飞跃,二极管的反向恢复过程更加平缓,有效改善了电磁干扰(EMI)状况。此外,UIS(Unclamped Inductive Switching)提升了约10%,赋予MOSFET更强的鲁棒性,确保器件在极端条件下仍能稳定运行。

 

安森美T10 MOSFET种类众多,涵盖了从25V到150V各个电压等级

 

功率器件的散热能力是一个关键指标,安森美提供Top Cool、Gull Wing、Advanced QFN56 Gen2 / Dual Cool 56、Source Down等不同的封装形式,来满足不同应用的需求。TCPAK57是一种Top Cool封装,尺寸仅5 mm x 7 mm,在顶部有一个16.5 mm2的热焊盘,可以将热量直接散发到散热器上,而不是通过传统的PCB散热。采用TCPAK57封装能充分使用PCB的两面,减少PCB发热,从而提高功率密度。新设计的可靠性更高从而增加整个系统的使用寿命。

 

 

瞄准快速开关DC-DC和电机控制两大应用


面向不同应用领域的特定需求,安森美的T10 MOSFET细分为T10S和T10M两大系列,各具特色,精准匹配市场细分领域的要求。其中,T10S系列专为快速开关DC-DC转换应用量身打造,它聚焦于优化FOM,通过最小化Qg、Qsw、Qoss及Qrr与RDS(on)的组合,实现低损耗、高效率的理想状态,助力电源转换领域迈向更高境界。

 

在高频开关操作中,这种低损耗特性尤为关键,它不仅有助于减少热生成,延长设备寿命,还能在同等功率输出下降低对散热系统的要求,实现更紧凑、更高效的设计。

 

 

T10M MOSFET,作为安森美针对电机驱动应用的解决方案,其设计的核心理念在于显著降低RDS(on),优化体二极管的软恢复性能,并增强其UIS耐受能力。这些特点共同作用,确保了电机控制的精确性与安全性,同时也提升了系统的整体效率和可靠性。

 

在电机驱动场景下,低导通电阻意味着在电机运行期间,MOSFET能够以更低的功耗进行电流的传导,进而减少了热耗散,使得电机驱动系统能够在更高的功率密度下稳定工作,这对于电动汽车、工业自动化、家用电器等对能效有严格要求的应用尤为重要。同时,优化的反向恢复性能减少了在开关瞬间的能量损耗,这在高频开关条件下尤其关键,可以有效避免过热和提高系统效率。

 

 

安森美引领MOSFET领域 20余年,持续致力于先进技术和材料的开发与研究,不断突破技术边界,推动半导体器件与封装材料的持续变革。安森美以打造差异化产品为使命,以不断进化的市场需求为目标,持续创新,永保领先。

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