什么是MOSFET？它的主要結(jié)構(gòu)、工作原理及用途

MOSFET是電子世界的“電流開(kāi)關(guān)大師”，像智能閘門(mén)般準(zhǔn)確控制電流。它通過(guò)柵極電壓操控電子流動(dòng)，省電高效，從手機(jī)到電動(dòng)車都依賴其納秒級(jí)開(kāi)關(guān)能力。特斯拉電機(jī)控制器用上千個(gè)MOS管并聯(lián)，效率高達(dá)99%。

你知道嗎？我們每天用的手機(jī)、電腦，甚至家里的電飯煲、空調(diào)，里面都藏著一個(gè)默默工作的“電流開(kāi)關(guān)大師”——MOSFET。它就像電力世界里的紅綠燈，悄無(wú)聲息地指揮著電流的通行與截?cái)?。就讓我們一起揭開(kāi)這位“電子交通**”的神秘面紗。

MOSFET是誰(shuí)？

想象一下，你面前有一條小溪（電流），如果想控制水流，你會(huì)怎么做？簡(jiǎn)單的辦法就是建個(gè)閘門(mén)。MOSFET就是這個(gè)閘門(mén)的智能升級(jí)版——它不需要你費(fèi)力扳動(dòng)閥門(mén)，只要輕輕“發(fā)號(hào)施令”（加電壓），就能準(zhǔn)確控制“水流”大小。它的全名叫“金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管”，但工程師們更愛(ài)叫它“MOS管”，就像程序員把“JavaScript”簡(jiǎn)稱為“JS”一樣親切。

MOS管有三個(gè)關(guān)鍵“手腳”：柵極（G）是它的“耳朵”，專門(mén)接收控制信號(hào)；源極（S）和漏極（D）則是電流的入口和出口。有趣的是，它的柵極和溝道之間有一層二氧化硅絕緣層，就像給耳朵戴了防水耳機(jī)，既隔絕干擾又**可靠。 打造全系列N/P溝道車規(guī)級(jí)MOSFET，為日益增長(zhǎng)的汽車需求助力；廣東無(wú)刷直流電機(jī)MOSFET供應(yīng)商代理品牌

如何基于MOSFET的工作電壓與電流特性進(jìn)行選型

一、工作電壓選型關(guān)鍵要素

1.確定**大工作電壓：

首要任務(wù)是精確測(cè)量或計(jì)算電路在正常及潛在異常工況下，MOSFET漏源極（D-S）可能承受的**大電壓。例如，在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中，需綜合考慮輸入電壓波動(dòng)、負(fù)載突變等因素。

2.選擇耐壓等級(jí)：

所選MOSFET的額定漏源擊穿電壓（VDSS）必須高于電路**大工作電壓，并預(yù)留充足的**裕量（通常建議20%-30%）。例如，若**大工作電壓為30V，則應(yīng)選擇VDSS≥36V（30V×1.2）的器件，以增強(qiáng)抗電壓波動(dòng)和浪涌沖擊的能力。

3.評(píng)估瞬態(tài)電壓風(fēng)險(xiǎn)：

對(duì)于存在瞬間高壓的電路（如切換感性負(fù)載產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)），滿足穩(wěn)態(tài)耐壓要求不足。需確保MOSFET具備足夠的瞬態(tài)電壓承受能力，必要時(shí)選用瞬態(tài)耐壓性能更強(qiáng)的型號(hào)。 江蘇500V至900V SJ超結(jié)MOSFETMOSFET供應(yīng)商哪里有能承受高電壓、大電流，適應(yīng)嚴(yán)苛工作環(huán)境。

MOS管在電源設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵參數(shù)解析

在追求尺寸小、成本低的電源設(shè)計(jì)過(guò)程中，低導(dǎo)通阻抗顯得尤為重要。由于每個(gè)電源可能需多個(gè)ORing MOS管并行工作，設(shè)計(jì)人員常需并聯(lián)MOS管以有效降低RDS（ON）。值得注意的是，在DC電路中，并聯(lián)電阻性負(fù)載的等效阻抗小于每個(gè)負(fù)載單獨(dú)的阻抗。因此，具有低RDS（ON）值和大額定電流的MOS管，有助于設(shè)計(jì)人員減少電源中所需的MOS管數(shù)量。

除了 RDS（ON）之外，MOS管的選擇過(guò)程中還有幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)電源設(shè)計(jì)人員至關(guān)重要。數(shù)據(jù)手冊(cè)中的 **工作區(qū)（SOA）曲線是一個(gè)重要的參考，它描繪了漏極電流與漏源電壓之間的關(guān)系，從而界定了MOSFET能夠**工作的電流和電壓范圍。在ORing FET應(yīng)用中，特別需要關(guān)注的是FET在“完全導(dǎo)通狀態(tài)”下的電流傳送能力。此外，設(shè)計(jì)熱插拔功能時(shí)，SOA曲線將發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用。

額定電流也是一個(gè)不容忽視的熱參數(shù)。由于MOS管在服務(wù)器應(yīng)用中始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此容易發(fā)熱。結(jié)溫的升高會(huì)導(dǎo)致RDS（ON）的增加，進(jìn)而影響電源的性能。為了確保穩(wěn)定的性能，設(shè)計(jì)人員需要關(guān)注MOS管的數(shù)據(jù)手冊(cè)中提供的熱阻抗參數(shù)，包括結(jié)到管殼的熱阻抗（RθJC）以及從裸片表面到周圍環(huán)境的熱阻抗（RθJA）。

MOSFET的關(guān)鍵參數(shù)匹配

1.導(dǎo)通阻抗：

導(dǎo)通電阻（RDS(on)）直接影響導(dǎo)通損耗和效率。大電流應(yīng)用應(yīng)優(yōu)先選用低RDS(on)器件以減少發(fā)熱、提升能效。但需注意，低阻抗器件成本通常較高，需權(quán)衡性能與成本。

2.柵極電荷特性：

柵極電荷總量（Qg）決定了開(kāi)關(guān)速度及驅(qū)動(dòng)功率需求。高頻開(kāi)關(guān)場(chǎng)合，低Qg有助于降低開(kāi)關(guān)損耗、加快開(kāi)關(guān)速度，但同時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)要求更高，需按具體應(yīng)用需求選擇。

3.封裝形式選擇：

封裝類型（如TO-220,TO-247,SOT-23,SO-8等）明顯影響散熱效能和安裝方式。大功率應(yīng)用應(yīng)推薦散熱性能好的封裝（如TO-247），并匹配散熱器；空間受限的小型化電路則適用緊湊型封裝（如SOT-23,SO-8）。 電壓低時(shí)，溝道消失，電流阻斷，憑借此獨(dú)特開(kāi)關(guān)特性，在數(shù)字和模擬電路應(yīng)用。

從設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)看MOS管的"不可替代性"

MOS管也不是完美的，它也有自己的短板（比如高壓場(chǎng)景下的導(dǎo)通電阻會(huì)隨電壓升高而增大，即"導(dǎo)通電阻的電壓依賴性"）。但工程師們通過(guò)工藝改進(jìn)（比如采用場(chǎng)板結(jié)構(gòu)、超結(jié)技術(shù)）和電路設(shè)計(jì)（比如并聯(lián)多個(gè)MOS管分擔(dān)電流），已經(jīng)將這些短板控制在可接受范圍內(nèi)。更重要的是，MOS管在多數(shù)關(guān)鍵性能上的優(yōu)勢(shì)，是其他器件難以替代的。

電動(dòng)車電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的逆變器，需要頻繁切換電機(jī)的相電流來(lái)控制轉(zhuǎn)速和扭矩。MOS管的快速開(kāi)關(guān)特性（納秒級(jí)響應(yīng)）能讓電機(jī)在加速、制動(dòng)時(shí)電流變化更平滑，減少機(jī)械沖擊；低導(dǎo)通電阻則能降低驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體功耗，延長(zhǎng)電池續(xù)航——這對(duì)電動(dòng)車這種對(duì)重量和續(xù)航敏感的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，至關(guān)重要。

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功率半導(dǎo)體的技術(shù)門(mén)檻在于對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的深度理解。

比如服務(wù)器電源需要高頻、大電流的芯片，但電流大了頻率就容易上不去。我們通過(guò)改進(jìn)SGT（屏蔽柵溝槽）及超結(jié)產(chǎn)品工藝，把高頻性能優(yōu)化到接近氮化鎵的水平，成本卻只有三分之一。”這款芯片已通過(guò)幾家頭部服務(wù)器廠商的測(cè)試，計(jì)劃明年量產(chǎn)。技術(shù)團(tuán)隊(duì)的“老炮兒”背景是商甲的核心競(jìng)爭(zhēng)力。公司研發(fā)負(fù)責(zé)人曾主導(dǎo)過(guò)多款國(guó)產(chǎn)MOSFET的量產(chǎn)，工藝團(tuán)隊(duì)則來(lái)自國(guó)內(nèi)頭部晶圓廠。

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無(wú)錫商甲半導(dǎo)體有限公司成立于2023年8月3日，注冊(cè)地位于無(wú)錫經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)太湖灣信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)園1號(hào)樓908室。公司專注于功率半導(dǎo)體器件的研發(fā)設(shè)計(jì)與銷售，采用Fabless模式開(kāi)發(fā)TrenchMOSFET、IGBT等產(chǎn)品，截至2023年12月，公司已設(shè)立深圳分公司拓展華南市場(chǎng)，并獲評(píng)2024年度科技型中小企業(yè)。無(wú)錫商甲半導(dǎo)體有限公司利用技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以國(guó)內(nèi)***技術(shù)代Trench/SGT產(chǎn)品作為***代產(chǎn)品；產(chǎn)品在FOM性能方面占據(jù)***優(yōu)勢(shì)，結(jié)合先進(jìn)封裝獲得的更高電流密度；打造全系列N/P溝道車規(guī)級(jí)MOSFET，為日益增長(zhǎng)的汽車需求助力；打造全系列CSPMOSFET，聚焦SmallDFN封裝；未來(lái)兩年內(nèi)做全硅基產(chǎn)品線并拓展至寬禁帶領(lǐng)域；