淺談超級結(jié)MOSFET的效率改善和小型化

－ 您已經(jīng)介紹過BM2Pxxx系列對高效率、低功耗、低待機功耗、小型這4個課題的貢獻，多次提到“因為內(nèi)置超級結(jié)MOSFET，……”。接下來請您介紹一下超級結(jié)MOSFET（以下簡稱“SJ MOSFET”）。
首先，重新整理一下SJ MOSFET做出貢獻的課題。

第一個是效率改善，第二個是小型化

－ 那么先從效率開始談。為什么使用SJ-MOSFET可以改善效率？

先稍微介紹一下SJ MOSFET。傳統(tǒng)型號的MOSFET是平面結(jié)構(gòu)，而SJ MOSFET僅僅是結(jié)構(gòu)不同。當然，還有雜質(zhì)濃度等細小差異。SJ MOSFET因結(jié)構(gòu)不同，導通電阻RDS(ON)(ON)與柵極電荷量Qg顯著降低。

SJ MOSFET本身其他公司也有生產(chǎn)，但是ROHM在推進獨自開發(fā)。此次內(nèi)置的SJ MOSFET不僅實現(xiàn)了650V的高耐壓，還實現(xiàn)了低導通電阻與低柵極電荷，開關(guān)速度也非?？?。這將大大改善開關(guān)即MOSFET的導通損耗與開關(guān)損耗。這兩方面的損耗少與效率改善密切相關(guān)。另外，損耗少的話，發(fā)熱就會少，因此也與可使用的IC封裝種類和尺寸等息息相關(guān)。

－ 這涉及到第二個課題小型化對吧。

進一步講，一般MOSFET的導通電阻很大程度地依賴于元件尺寸。這一點平面MOSFET和SJ MOSFET一樣。也就是說，要想降低導通電阻，只要增加元件尺寸就可以。話雖如此，然而增大尺寸在如今的背景下卻不是可行的處理方法。

前面提到過SJ MOSFET的導通電阻小，準確地說應該是單位面積的導通電阻小，也就是說如果與平面MOSFET面積相同則導通電阻小，或者說如果導通電阻相同則面積會小。按可處理的功率講，相同面積的話可以處理大功率，相同功率的話則面積–即尺寸更小。這些可根據(jù)要求和目的來具體區(qū)分使用。

－ 也就是說可根據(jù)處理的功率選用更小的封裝。

是的。ROHM的SJ MOSFET相對元件尺寸的導通電阻非常小，因此就能以采用小型SOP8封裝的芯片尺寸，實現(xiàn)4Ω這樣非常小的導通電阻。由此，于業(yè)界首家以SOP8實現(xiàn)了8W高功率密度。

覆蓋到8W的其他公司的IC都是DIP7或者DIP8封裝，與到25W的封裝一樣。一般來說，8W以下的應用多比25W的應用小巧。在功率小的應用中希望采用更小封裝的IC是很自然的愿望。SJ MOSFET在滿足該需求方面功不可沒。

－ 但是，AC/DC轉(zhuǎn)換器的其他元器件可能比較大。

關(guān)于這點在前面也稍微提到過一些，SJ MOSFET的高速開關(guān)性能可發(fā)揮作用。

基本上提高開關(guān)頻率，就能夠使用更小值的電感/變壓器、輸出電容器了。

如果值變小了，那么一般情況物理尺寸也會變小。簡單地說，提高開關(guān)頻率，外置元器件會呈反比變小。實際上DC/DC轉(zhuǎn)換器中，有高達10MHz的高速開關(guān)IC，結(jié)構(gòu)極其精小，被作為小型便攜設(shè)備的電源使用。

－ 那么，如果BM2Pxxx系列也能實現(xiàn)兆赫茲級別的開關(guān)是不是更好。

確實該系列產(chǎn)品實現(xiàn)了小型化，但如果提高開關(guān)速度，效率就會下降。剛才舉例提到的DC/DC轉(zhuǎn)換器是處理的功率很小、更重視小型化因而可多少犧牲些效率的應用。也就是大家常說的“權(quán)衡”。

效率下降是因為開關(guān)損耗。但是內(nèi)置的SJ MOSFET與其說可以高速開關(guān)，倒不如說是因為開關(guān)損耗小所以可以高速使用。實現(xiàn)了處理較大功率的同時，維持必要的效率，用適當?shù)拈_關(guān)速度使用小型外置元器件。該IC以65kHz為最合適。

－ 照片上的評估板就是由相應尺寸的元器件組成的…

這是稱為“BM2P094FEVK-001”的評估板，使用了稱為“BM2P094F”的SO-8封裝機型。輸出為5V/1A，5W。在表面的左中央處安裝的SO-8封裝就是BM2P094F。實際上，作為通用輸入的5W輸出產(chǎn)品已經(jīng)相當小。當然，外置元器件需要數(shù)百伏的耐壓，因此形成現(xiàn)在的尺寸。拿來和DC/DC轉(zhuǎn)換器相比，稍微有點不合理。

－ 關(guān)于小型化已經(jīng)了解得很詳細了。關(guān)于效率方面，還希望您再稍微具體介紹一下。

是??！在效率方面，可滿足Energy Star標準也是BM2Pxxx系列的特點，后續(xù)將結(jié)合Energy Star新版標準具體介紹。

審核編輯黃宇