30V-100V電機(jī)MOSFET核心競爭力——兩高一低

大至功率變換器，小至內(nèi)存、CPU等各類電子設(shè)備核心元件，哪里都少不了MOSFET的應(yīng)用。MOSFET作為一種半導(dǎo)體器件，既能夠?qū)崿F(xiàn)電路的通，又能夠?qū)崿F(xiàn)電路的斷。而半導(dǎo)體器件需要解決的困難，說到底也不太麻煩，那就是降低損耗以此實(shí)現(xiàn)更高效率的電氣轉(zhuǎn)換。因此合適的功率器件往往能給整個系統(tǒng)帶來更可靠的性能，對于電機(jī)系統(tǒng)來說也是如此。

從終端應(yīng)用中用于驅(qū)動的MOSFET來看，最主要的仍是用于電機(jī)控制的MOSFET。在此應(yīng)用里，30V-100V的分立式MOSFET是一個龐大且快速增長的市場，尤其對于很多驅(qū)動直流電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說。雖然在電機(jī)驅(qū)動上并沒有對MOSFET做硬性的要求，但因?yàn)殡姍C(jī)的頻率往往較低，所以對應(yīng)用在控制上的MOSFET選擇還是會有一些講究的地方，諸如擊穿電壓、封裝等等。30V-100V這個電壓等級的電機(jī)MOSFET不管是國內(nèi)還是國外，不少行業(yè)玩家的產(chǎn)品都很有競爭力。

英飛凌 OptiMOS5N溝道MOSFET

歐美系這里挑了英飛凌的OptiMOS 5系列，在電機(jī)控制上這個系列應(yīng)該是很有說服力的。不僅因?yàn)檫@個系列在提高功率密度上做到了導(dǎo)通電阻R_{DS (on)}、品質(zhì)因數(shù)更低，還對同步整流進(jìn)行了優(yōu)化使其讓適配電機(jī)控制。

這整個系列在英飛凌給出的導(dǎo)通電阻R_DS（on）和品質(zhì)因數(shù)上，比同類產(chǎn)品平均低了大概15%和31%，而且具有快速切換應(yīng)用程序的功能。這么籠統(tǒng)地看可能沒有說服力，所以以IPB026N06N為例看其相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

作為OptiMOS 5 60V的N-MOSFET，10V條件下IPB026N06N的導(dǎo)通電阻R_{DS （on）}最大值僅為2.6mΩ，Q_G僅為56nC。在這個電壓級別的MOSFET中，IPB026N06N的導(dǎo)通電阻R_{DS （on）}相比同類產(chǎn)品可不僅僅低了15%，而是低了40%。在導(dǎo)通電阻上，英飛凌無疑是最具有優(yōu)勢的。同時基于封裝限制支持大電流滿足工業(yè)應(yīng)用要求。

不僅是R_{DS （on）}和Q_G大大低于其他同類產(chǎn)品，OptiMOS 5系列使用更高的開關(guān)頻率可以實(shí)現(xiàn)更高的功率密度。而其采用的封裝也大大提高了系統(tǒng)效率并大幅降低了電壓過沖，在提升效率的同時還順帶降低了整個系統(tǒng)的成本。

瑞薩 電機(jī)N溝道MOSFET

日系這里選了瑞薩，作為日系半導(dǎo)體后繼者的瑞薩在MOSFET商業(yè)化上可靠性還是極高的。低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷以及大電流是電機(jī)驅(qū)動MOSFET的基本要求，瑞薩的MOSFET在這些指標(biāo)上也處于領(lǐng)先水平。

瑞薩的N溝道MOSFET器件，除去低導(dǎo)通電阻和高速開關(guān)這兩個常見的特點(diǎn)，還擁有高于同類產(chǎn)品的魯棒性和散熱能力，能給電機(jī)帶來高效的驅(qū)動和低熱量設(shè)計。以瑞薩的40V系列為例，在T=25℃時，40V MOSFET能提供I_D為100A的大電流，對于工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用這樣的大電流支持是必不可少的。

整個40V系列的導(dǎo)通電阻R_{DS （on）}在2.3mΩ-2.75mΩ，柵極電荷Q_G在68nC左右，屬于行業(yè)領(lǐng)先的低導(dǎo)通電阻和低柵極電荷水平。在封裝上瑞薩有更多絕活，WPAK通過主板散熱，使小型封裝的WPAK也可以達(dá)到D-PAK的輸出電流同時減小布線電感；LFPAK類似D-PAK，但比D-PAK體積小。在封裝下也能看出瑞薩在細(xì)節(jié)上花的不少功夫。低柵極電荷帶了更高的系統(tǒng)效率延長了運(yùn)行時間，散熱技術(shù)的領(lǐng)先將散熱系統(tǒng)再壓縮。

華潤微電機(jī)N溝道MOSFET

華潤微電子的MOSFET產(chǎn)品在國內(nèi)實(shí)力首屈一指，旗下的MOSFET覆蓋－100V到1500V的低中高壓，這是少有國內(nèi)企業(yè)能做到的。目前華潤微電子在12V至300V電壓范圍內(nèi)的產(chǎn)品種類居多，是其競爭力很強(qiáng)的應(yīng)用領(lǐng)域。

在40V的產(chǎn)品系列中，導(dǎo)通電阻的波動范圍有點(diǎn)大，10V條件下的最低導(dǎo)通電阻典型值僅為0.9mΩ，最大的典型值15.5mΩ，其對應(yīng)的柵極電荷分別為87.1nC和15nC。如何取舍柵極電荷與導(dǎo)通電阻就看具體應(yīng)用了。

這里挑選了一款最低導(dǎo)通電阻0.9mΩ的40V MOSFET CRSM010N04L2為例。CRSM010N04L2就是能支持100A的大電流，僅從這兩項(xiàng)指標(biāo)來說，對標(biāo)上面兩家也沒問題。CRSM010N04L2使用了SkyMOS2技術(shù)，雖然柵極電荷偏高，但不影響FOM值依然優(yōu)秀。在先進(jìn)工藝的加持下，華潤微40V系列還擁有較高的抗雪崩擊穿能力，尤其是快速開關(guān)特性。華潤微電子在對成本的控制和對工藝及品控的改進(jìn)上還是很有優(yōu)勢的。

小結(jié)

在30V-100V這個龐大的MOSFET市場里，各廠商競爭不可謂不激烈，都是各有所長難分高下。但話說回來，沒有最好的產(chǎn)品只能更好的產(chǎn)品，提高電流能力、提高散熱性能和降低導(dǎo)通電阻才是電機(jī)MOSFET永遠(yuǎn)不變的追求。