最全功率MOSFET器件知识和厂家汇总

 

1、功率 MOSFET 定义

MOSFET 的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor 金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor 场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。

功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的 MOS 型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率 MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor--SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于 GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过 10kW 的电力电子装置。

2、功率 MOSFET 分类

功率 MOSFET 的种类：按导电沟道可分为 P 沟道和 N 沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于 N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率 MOSFET 主要是 N 沟道增强型。

3、功率 MOSFET 结构

功率 MOSFET 的内部结构如图所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率 MOS 管相同，但结构上有较大区别，小功率 MOS 管是横向导电器件，功率 MOSFET 大都采用垂直导电结构，又称为 VMOSFET。

4、功率 MOSFET 工作原理

截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P 基区与 N 漂移区之间形成的 PN 结 J1 反偏，漏源极之间无电流流过。

导电：在栅源极间加正电压 UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面 P 区中的空穴推开，而将 P 区中的少子 - 电子吸引到栅极下面的 P 区表面

当 UGS 大于 UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下 P 区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使 P 型半导体反型成 N 型而成为反型层，该反型层形成 N 沟道而使 PN 结 J1 消失，漏极和源极导电。

 

 

5、为什么开发功率 MOSFET

当把双极型三极管按照比例进步到功率应用的时候，它显露出一些恼人的局限性。确实，你仍然可以在洗衣机、空调机和电冰箱中找到它们的踪影，但是，对我们这些能够忍受一定程度的家用电器低效能的一般消费者来说，这些应用都是低功率应用。在一些 UPS、电机控制或焊接机器人中仍然采用双极型三极管，但是，它们的用途实际上被限制到小于 10KHz 的应用，并且在整体效率成为关键参数的技术前沿应用中，它们正加速退出。

作为双极型器件，三极管依靠于被注进到基极的少数载流子来“击败”(电子和空穴)复合并被再次注进集电极。为了维持大的集电极电流，我们要从发射极一侧把电流注进基极，假如可能的话，在基极 / 集电极的边界恢复所有的电流(意味着在基极的复合要保持为最小)。

但是，这意味着当我们想要三极管打开的时候，在基极中存在复合因子低的大量少数载流子，开关在闭合之前要对它们进行处理，换言之，与所有少数载流子器件相关的存储电荷题目限制了最大工作速度。FET 的主要上风目前带来了一线曙光：作为多数载流子器件，不存在已存储的少数电荷题目，因此，其工作频率要高得多。MOSFET 的开关延迟特性完全是由于寄生电容的充电和放电。

人们可能会说：在高频应用中需要开关速度快的 MOSFET，但是，在我的速度相对较低的电路中，为什么要采用这种器件？答案是直截了当的：改善效率。该器件在开关状态的持续时间间隔期间，既具有大电流，又具有高电压；由于器件的工作速度更快，所以，所损耗的能量就较少。在很多应用中，仅仅这个上风就足以补偿较高电压 MOSFET 存在的导通损耗稍高的题目，例如，假如不用它的话，频率为 150KHz 以上的开关模式电源(SMPS)根本就无法实现。

双极型三极管受电流驱动，实际上，由于增益(集电极和基极电流之比)随集电极电流(IC)的增加而大幅度降低，我们要驱动的电流越大，则我们需要提供给基极的电流也越大。一个结果使双极型三极管开始消耗大量的控制功率，从而降低了整个电路的效率。

使事情更糟糕的是：这种缺点在工作温度更高的情况下会加重。另外一个结果是需要能够快速泵出和吸收电流的相当复杂的基极驱动电路。相比之下，(MOS)FET 这种器件在栅极实际上消耗的电流为零；甚至在 125°C 的典型栅极电流都小于 100nA。一旦寄生电容被充电，由驱动电路提供的泄漏电流就非常低。此外，用电压驱动比用电流驱动的电路简单，这正是(MOS)FET 为什么对设计工程师如此有吸引力的另外一个原因。

另一方面，其主要优点是不存在二次损坏机制。假如尝试用双极型三极管来阻塞大量的功率，在任何半导体结构中的不可避免的本地缺陷将扮演聚集电流的作用，结果将局部加热硅片。由于电阻的温度系数是负的，本地缺陷将起到低阻电流路径的作用，导致流进它的电流更多，自身发热越来越多，终极出现不可逆转的破坏。相比之下，MOSFET 具有正的电阻热系数。

另一方面，随着温度的升高，RDS(on)增加的劣势可以被感察觉到，由于载子移动性在 25°C 和 125°C 之间降低，这个重要的参数大概要翻番。再一方面，这同一个现象带来了巨大的上风：任何试图像上述那样发生作用的缺陷实际上都会从它分流—我们将看到的是“冷却点”而不是对双极器件的“热门”特性！这种自冷却机制的同等重要的结果是便于并联 MOSFET 以提升某种器件的电流性能。

双极型三极管对于并联非常敏感，要采取预防措施以平分电流(发射极稳定电阻、快速响应电流感应反馈环路)，否则，具有最低饱和电压的器件会转移大部分的电流，从而出现上述的过热并终极导致短路。

要留意 MOSFET，除了设计保险的对称电路和平衡栅极之外，它们不需要其它措施就可以被并联起来，所以，它们同等地打开，让所有的三极管中流过相同大小的电流。此外，好处还在于假如栅极没有获得平衡，并且沟道打开的程度不同，这仍然会导致稳态条件下存在一定的漏极电流，并且比其它的要稍大。

对设计工程师有吸引力的一个有用功能是 MOSFET 具有独特的结构：在源极和漏极之间存在“寄生”体二极管。尽管它没有对快速开关或低导通损耗进行最优化，在电感负载开关应用中，它不需要增加额外的本钱就起到了箝位二极管的作用。

 

 

6、功率 MOSFET 器件主要厂家和产品

（以下功率 MOSFET 器件厂商列举排名不分先后）

TI 德州仪器

NexFE 功率 MOSFET 提供了各种 n 通道和 p 通道分立和模块解决方案，可以提高效率、功率密度和频率，并缩短产品上市时间。

·N 通道 MOSFET 晶体管

TI 提供强大的 n 通道器件，并配备一流的电阻和栅极电荷，可实现高频操作和更高的功率密度。

特色产品：

·P 通道 MOSFET 晶体管

TI 的 p 通道器件具有业界最佳功率密度和最小封装，并提供易于驱动的低栅极电荷。

特色产品：

·功率 MOSFET 模块

通过优化并协同封装带 / 不带驱动器 IC 的 NexFET 功率 MOSFET，TI 的 MOSFET 模块实现了出色的开关性能，从而使功率密度、效率和频率达到最高水平。

结构图：

 

 

英飞凌

 

·工业功率 MOSFET 20V-300V - OptiMOS™和 StrongIRFET™系列

英飞凌高度创新的 OptiMOS™和 StrongIRFET™系列在功率系统设计的关键规格中始终如一地满足最高的质量和性能要求，如导通电阻和品质因数特性。 英飞凌是发电高效解决方案（例如太阳能微逆变器），电源（例如服务器和电信）和功耗（如电动车辆）的市场领导者。

特色：

通过减少多相转换器中的相数来节省整个系统成本；

减少功率损耗并提高所有负载条件下的效率；

节省空间，使用最小的封装，如 DirectFET™/ CanPAK™或系统级封装解决方案；

在使外部缓冲网络过时的系统中减少 EMI，并且易于设计的产品。

·工业功率 MOSFET 500V-900V - CoolMOS™系列

利用 CoolMOS™的 AC-DC 应用使用英飞凌开发的超级连接原理，从每个 R DS（上）的最低损耗中获益。 这创造出比以往更高效，更紧凑和更冷的电源。 CoolMOS™可用于特定拓扑和应用的多种技术。

·汽车功率 MOSFET 20V-600V - OptiMOS™系列

英飞凌 OptiMOS™将领先的 MOSFET 技术与强大的封装相结合，提供一流的性能和出色的电流容量。 凭借我们的 PowerBond 技术，汽车合格的 MOSFET 封装现在具有更高的电流容量。

产品汇总：

 

 

美国微芯

MOSFET 驱动器种类：

·半桥 MOSFET 驱动器

·全桥 MOSFET 驱动器

·3 相 MOSFET 驱动器

·高端 MOSFET 驱动器

·低端 MOSFET 驱动器

MOSFET 驱动器产品系列：

MIC 系列、TC 系列、MCP 系列

功率 MOSFET 产品系列：

MCP87 系列

瑞萨电子

可用于各种应用的产品，如电源，电机驱动，高频放大和负载开关。

用于开关的 MOSFET

适用于高速切换和负载开关应用。

用于 Oring 的超低 Ron MOS FET

瑞萨开发了超低 RDS（on）功率 MOSFET。 这些产品有助于网络服务器和存储系统的省电和节省空间。

用于汽车的功率 MOSFET

瑞萨拥有丰富的产品阵容，其中包括例如满足汽车电子部门要求苛刻条件的 NP 系列。 我们还有一个第八代系列，其中包括一个单一包装中的三相电机系统。

用于放大器的 MOSFET

这些是具有优异频率特性的增强型功率 MOSFET。 它们是音频放大器输出的理想选择。

瑞萨部分产品：

 

 

安森美

N 沟道、P 沟道和互补 MOSFET

安森美半导体提供 N 沟道和 P 沟道金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)，用于电源转换和开关电路。

产品系列：

FDS 系列、FDZ 系列、FPQP 系列、NVATS 系列等。

ADI

ADI 公司的 MOSFET 驱动器系列具有高速、高电流 MOSFET 驱动能力，可以在 AC-DC 和隔离式 DC-DC 转换器中实现高效开关转换。该系列产品采用符合工业标准尺寸规格，同时提供过温和精密使能保护特性，可增强系统的整体可靠性和性能。低端驱动器系列 ADP363x/ADP362x 属于 ADI 公司数字电源产品系列的配套器件，具有高效率驱动能力和系统安全特性。

产品展示：

 

 

特瑞仕

可以实现低导通电阻，超高速开关特性和高密度安装。

产品展示：

国内功率 MOSFET 厂商（排名不分先后）：

士兰微

圣邦微

全志科技

福州瑞芯微电子

福州瑞芯微电子

立锜科技

上海艾为电子

昂宝电子

星辰半导体

炬力集成等。 

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