MOSFET

东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)今日宣布,面向工业应用推出一款集成最新开发的双通道碳化硅(SiC)MOSFET芯片(具有3300V和800A特征)的模块---“MG800FXF2YMS3”,该产品将于2021年5月投入量产。

为达到175℃的通道温度,该产品采用具有银烧结内部键合技术和高贴装兼容性的iXPLV(智能柔性封装低电压)封装。这款模块可充分满足轨道车辆和可再生能源发电系统等工业应用对高效紧凑设备的需求。

应用

・用于轨道车辆的逆变器和转换器

・可再生能源发电系统

・工业电机控制设备

特性

・漏源额定电压: VDSS =3300V

・漏极额定电流: ID =800A双通道

・宽通道温度范围: Tch =175℃

・低损耗:

Eon =250mJ(典型值)

Eoff =240mJ(典型值)

VDS(on)sense =1.6V(典型值)

・低杂散电感: Ls =12nH(典型值)

・高功率密度的小型iXPLV封装

主要规格

(除非另有说明,@Tc =25℃)

器件型号

MG800FXF2YMS3

封装

iXPLV

额定最大绝对值

漏源电压VDSS(V)

3300

栅源电压VGSS(V)

+25/-10

漏极电流(DC)ID(A)

800

漏极电流(脉冲)IDP(A)

1600

通道温度Tch(℃)

175

隔离电压Visol(Vrms)

6000

电气特性

漏源电压导通电压(感应)

VDS(on)sense典型值(V)

VGS=+20V时,

ID=800A

1.6

源漏电压导通电压(感应)

VSD(on)sense典型值(V)

VGS=+20V时,

IS=800A

1.5

源漏电压关断电压(感应)

VSD(off)sense典型值(V)

VGS=-6V时,

IS=800A

2.3

杂散电感模块LSPN典型值(nH)

12

导通开关损耗

Eon典型值(mJ)

VDD=1800V时,

ID=800A、

Tch=150℃

250

关断开关损耗

Eoff典型值(mJ)

VDD=1800V时,

ID=800A、

Tch=150℃

240

如需了解相关新产品的更多信息,请访问以下网址:

MG800FXF2YMS3

https://toshiba-semicon-storage.com/cn/semiconductor/product/optoelectronics/photorelay-mosfet-output/detail.MG800FXF2YMS3.html

如需了解相关东芝SiC功率器件的更多信息,请访问以下网址:

https://toshiba-semicon-storage.com/cn/semiconductor/product/sic-power-devices.html

关于东芝电子元件及存储装置株式会社

东芝电子元件及存储装置株式会社,融新公司活力与经验智慧于一身。自2017年7月成为独立公司以来,已跻身通用元器件公司前列,为客户和合作伙伴提供分立半导体、系统LSI和HDD领域的杰出解决方案。

公司24,000名员工遍布世界各地,致力于实现产品价值的最大化。东芝电子元件及存储装置株式会社十分注重与客户的密切协作,旨在促进价值共创,共同开拓新市场,实现了超过7500亿日元(68亿美元)的年销售额。公司期望为世界各地的人们建设更加美好的未来。

如需了解有关东芝电子元件及存储装置株式会社的更多信息,请访问以下网址:https://toshiba-semicon-storage.com

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节省空间的LFPAK56D半桥产品可以帮助动力系统、电机控制和DC/DC应用减少60%的寄生电感并改善散热性能

关键半导体器件领域的专家Nexperia今天宣布推出一系列采用节省空间的LFPAK56D封装技术的半桥(高端和低端)汽车MOSFET。采用两个MOSFET的半桥配置是许多汽车应用(包括电机驱动器和DC/DC转换器)的标准构建模块。这种新封装提供了一种单器件半桥解决方案。与用于三相电机控制拓扑的双通道MOSFET相比,由于去掉了PCB线路,其占用的PCB面积减少了30%,同时支持在生产过程中进行简单的自动光学检测(AOI)。LFPAK56D半桥产品采用现有的大批量LFPAK56D封装工艺,并具有成熟的汽车级可靠性。这种封装形式使用灵活的引脚来提高整体可靠性,并且MOSFET之间采用内部铜夹连接,简化了PCB设计并带来了即插即用式解决方案,电流处理能力达到98A,表现非常出色。

通常,在半桥结构中,高边MOSFET的源极与低边MOSFET的漏极之间的PCB连接会产生大量的寄生电感。但是,通过内部夹式连接,LFPAK56D半桥封装成功减少了60%的寄生电感。

新推出的LFPAK56D半桥MOSFET是BUK7V4R2-40H和BUK9V13-40H。这两款产品都采用高度耐用的Trench 9汽车级晶圆工艺技术,额定电压为40 V,并在关键测试中通过了两倍汽车AEC-Q101规范的验证。这两款器件的RDS(on)分别为4.2 mOhm (BUK7V4R2)和13 mOhm (BUK9V13)。

符合AEC-Q101标准的Nexperia LFPAK56D半桥封装产品适合各类三相汽车动力系统应用,例如燃油泵、水泵、电机控制和DC/DC电源转换。其占用的PCB面积减少30%,寄生电感减少60%,因此适用于高性能开关应用。随着重要汽车客户的设计采用和投入,这项新技术已经取得了成功。

欲了解更多信息,包括产品数据手册和快速学习视频,请访问 www.nexperia.com/lfpak56d-half-bridge

关于Nexperia

Nexperia,作为半导体基础元器件生产领域的高产能生产专家,其产品广泛应用于全球各类电子设计。公司丰富的产品组合包括二极管、双极性晶体管、ESD保护器件、MOSFET器件、氮化镓场效应晶体管(GaN FET)以及模拟和逻辑IC。Nexperia总部位于荷兰奈梅亨,每年可交付900多亿件产品,产品符合汽车行业的严苛标准。其产品在效率(如工艺、尺寸、功率及性能)方面获得行业广泛认可,拥有先进的小尺寸封装技术,可有效节省功耗及空间。

凭借几十年来的专业经验,Nexperia持续不断地为全球各地的优质企业提供高效的产品及服务,并在亚洲、欧洲和美国拥有超过12,000名员工。Nexperia是闻泰科技股份有限公司(600745.SS)的子公司,拥有庞大的知识产权组合,并获得了IATF 16949、ISO 9001、ISO 14001和OHSAS 18001认证。

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优异的开关和更高的可靠性在各种挑战性应用中提高功率密度

2021年2月18日 —推动高能效创新的安森美半导体 (ON Semiconductor,美国纳斯达克上市代号:ON),发布一系列新的碳化硅 (SiC) MOSFET器件,适用于功率密度、能效和可靠性攸关的高要求应用。设计人员用新的SiC器件取代现有的硅开关技术,将在电动汽车(EV)车载充电器(OBC)、太阳能逆变器、服务器电源(PSU)、电信和不间断电源(UPS)等应用中实现显著更好的性能。


安森美半导体新的车规AECQ101和工业级合格的650伏(V) SiC MOSFET基于一种新的宽禁带材料,提供比硅更胜一筹的开关性能和更好的热性能,因而提高系统级能效、功率密度,及减小电磁干扰(EMI)、系统尺寸和重量。

新一代SiC MOSFET采用新颖的有源单元设计,结合先进的薄晶圆技术,可在650 V击穿电压实现同类最佳的品质因数Rsp (Rdson * area)。NVBG015N065SC1、NTBG015N065SC1、NVH4L015N065SC1和NTH4L015N065SC1采用D2PAK7L和To247封装,具有市场最低的Rdson (12 mOhm)。 这技术还优化能量损失品质因数,从而优化了汽车和工业应用中的性能。 内置门极电阻 (Rg)为设计人员提供更大的灵活性,而无需使用外部门极电阻人为地降低器件的速度。 更高的浪涌、雪崩能力和短路鲁棒性都有助于增强耐用性,从而提供更高的可靠性和更长的器件使用寿命。

安森美半导体先进电源分部高级副总裁Asif Jakwani在发布新品时说:“在现代电源应用中,如电动汽车(EV)车载充电器(OBC)和可再生能源、企业计算及电信等其他应用, 高能效、可靠性和功率密度是设计人员一直面临的挑战。这些新的SiC MOSFET比同等的硅开关技术显著提高性能,使工程师能够满足这些具有挑战性的设计目标。 增强的性能降低损耗,从而提高能效,减少热管理需求,并降低电磁干扰(EMI)。使用这些新的SiC MOSFET的最终结果是更小、更轻、更高效和更可靠的电源方案。”

新器件均为表面贴装,并提供行业标准封装类型,包括TO247和D2PAK。

更多资源及文档:

登陆页:宽禁带方案
产品页:650 V SiC MOSFET

关于安森美半导体

安森美半导体(ON Semiconductor,美国纳斯达克上市代号:ON)致力于推动高能效电子的创新,使客户能够减少全球的能源使用。安森美半导体领先于供应基于半导体的方案,提供全面的高能效电源管理、模拟、传感器、逻辑、时序、互通互联、分立、系统单芯片(SoC)及定制器件阵容。公司的产品帮助工程师解决他们在汽车、通信、计算机、消费电子、工业、医疗、航空及国防应用的独特设计挑战。公司运营敏锐、可靠、世界一流的供应链及品质项目,一套强有力的守法和道德规范计划,及在北美、欧洲和亚太地区之关键市场运营包括制造厂、销售办事处及设计中心在内的业务网络。更多信息请访问http://www.onsemi.cn

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业内首款采用鸥翼引线结构5 mm x 6 mm 紧凑型PowerPAK® SO-8L封装器件,导通电阻仅为30 mΩ

日前,Vishay Intertechnology, Inc.(NYSE 股市代号:VSH)宣布,推出新款通过AEC-Q101认证的100 V p沟道TrenchFET® MOSFET---SQJ211ELP,用以提高汽车应用功率密度和能效。Vishay Siliconix SQJ211ELP不仅是业内首款鸥翼引线结构5 mm x 6 mm 紧凑型PowerPAK® SO-8L封装器件,而且10 V条件下其导通电阻仅为30 mW,达到业内优异水平。

日前发布的新款汽车级MOSFET与最接近的DPAK和D2PAK封装竞品器件相比,导通电阻分别降低26 %和46 %,占位面积分别减小50 %和76 %。SQJ211ELP低导通电阻有助于降低导通功耗,从而节省能源,10 V条件下优异的栅极电荷仅为45 nC,减少栅极驱动损耗。

这款新型MOSFET可在+175°C高温下工作,满足反向极性保护、电池管理、高边负载开关和LED照明等汽车应用牢固性和可靠性要求。此外,SQJ211ELP鸥翼引线结构还有助于提高自动光学检测(AOI)功能,消除机械应力,提高板级可靠性。

器件100 V额定值满足12 V、24 V和48 V系统多种常用输入电压轨所需安全裕度。此外,作为p沟道MOSFET,SQJ211ELP可简化栅极驱动设计,无需配置n沟道器件所需电荷泵。 MOSFET采用无铅(Pb)封装、无卤素、符合RoHS标准,经过100 % Rg和UIS测试。

SQJ211ELP现可提供样品并已实现量产,供货周期为14周。

VISHAY简介

Vishay 是全球最大的分立半导体和无源电子元件系列产品制造商之一,这些产品对于汽车、工业、计算、消费、通信、国防、航空航天和医疗市场的创新设计至关重要。服务于全球客户,Vishay承载着科技基因——The DNA of techÔ。Vishay Intertechnology, Inc. 是在纽约证券交易所上市(VSH)的“财富1,000 强企业”。有关Vishay的详细信息,敬请浏览网站 www.vishay.com

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~24款适用于工业设备及大型消费电子设备的-40V和-60V耐压产品全新上线~

全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)推出非常适用于FA和机器人等工业设备以及空调等消费电子产品的共计24款Pch MOSFET*1/*2产品,其中包括支持24V输入电压的-40V和-60V耐压单极型“RQxxxxxAT / RDxxxxxAT / RSxxxxxAT / RFxxxxxAT系列”和双极型“UTxxx5 / QHxxx5 / SHxxx5系列”。


本系列产品作为ROHM拥有丰硕市场业绩的Pch MOSFET产品,采用了第五代新微米工艺,实现了业界超低的单位面积导通电阻*3。-40V耐压产品的导通电阻较以往产品降低62%、-60V耐压产的导通电阻较以往产品降低52%,有助于实现设备的节能性和小型化。

此外,通过优化元件结构并采用有利于改善电场集中问题的新设计,进一步提高了产品品质,并使普遍认为相互矛盾的产品可靠性和低导通电阻两者同时得到兼顾,从而有助于追求高品质的工业设备长期稳定运行。

本系列产品已于2020年8月份开始暂以月产100万个的规模投入量产(样品价格 200日元/个,不含税),产品可通过AMEYA360、SEKORM、Right IC、ONEYAC网售平台购买。前期工序的生产基地为ROHM Co., Ltd.(日本滋贺工厂),后期工序的生产基地为ROHM Integrated Systems (Thailand) Co., Ltd.(泰国)。

未来,ROHM将持续扩充封装阵容,以支持更广泛的应用。同时,还计划推进车载级产品的开发。除此以外,随着人们利用网络的“云端”工作模式和生活模式的快速发展,需要进一步丰富适用于需求日益扩大的数据中心服务器以及5G基站的产品阵容。ROHM在此次推出的第五代Pch MOSFET基础上,还将持续推进更高效率的Nch MOSFET*2开发工作,为减少应用产品的设计工时并提高可靠性和效率做出贡献。

近年来,在工业设备和消费电子设备等领域,采用高输入电压的电源电路来实现高级控制的客户越来越多,对于MOSFET产品,除了低导通电阻的要求之外,也表现出对高耐压性能与日俱增的需求。

MOSFET产品分为Nch与Pch两种,而高效率的Nch应用更为普遍,但在高边使用Nch MOSFET时,需要栅极电压高于输入电压,因此就存在电路结构变得更复杂的问题。而使用Pch MOSFET则可以用低于输入电压的栅极电压进行驱动,因此可简化电路结构,同时还有助于减轻设计负担。

在这种背景下,ROHM采用第五代微米工艺,成功开发出可支持24V输入、-40V/-60V耐压的低导通电阻Pch MOSFET。


新产品特点

1.实现业界超低导通电阻

新产品采用ROHM第五代微米工艺技术,使栅极沟槽结构*4较ROHM以往产品更为细致精密,并提高了电流密度,从而在支持24V输入的-40V/-60V耐压Pch MOSFET领域中,实现了极为出色的单位面积低导通电阻。-40V耐压产品的导通电阻较以往产品降低62%,-60V耐压产品的导通电阻较以往产品降低52%,非常有助于应用设备的节能性与小型化。

2.采用新设计,品质显著提升

新产品充分运用了迄今为止积累的可靠性相关的技术经验和诀窍,优化了元件结构,同时采用新设计,改善了最容易产生电场集中问题的栅极沟槽部分的电场分布,实现了品质的大幅度提升。在不牺牲导通电阻的前提下,又成功提高了原本与之存在此起彼消关系的可靠性,从而可改善在高温偏压状态下的元件特性劣化问题,有助于追求更高品质的工业设备实现长期稳定运行。

3.丰富的产品阵容,有助于减少众多应用产品的设计工时并提高可靠性

此次推出的新产品包括-40V和-60V耐压的共24款产品,适用于FA设备、机器人以及空调设备等应用。未来将继续扩展更丰富的封装阵容,以支持工业设备领域之外的更广泛应用,同时还计划开发车载级产品。此外,采用新结构的新一代工艺不仅应用在Pch MOSFET产品上,还会应用在Nch MOSFET产品上并扩大其产品阵容,为更多的应用产品减少设计工时和提高可靠性贡献力量。

产品阵容




应用示例

■ FA设备、机器人、空调设备等工业设备用风扇电机和电源管理开关

■ 大型消费电子设备用风扇电机和电源管理开关


术语解说

*1) MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistorの略)

金属-氧化物-半导体场效应晶体管,是FET中最常用的结构。用作开关元件。

*2) Pch MOSFET / Nch MOSFET

Pch MOSFET:通过向栅极施加相对于源极为负的电压而导通的MOSFET。可用比低于输入电压低的电压驱动,因此电路结构较为简单。

Nch MOSFET:通过向栅极施加相对于源极为正的电压而导通的MOSFET。相比Pch MOSFET,漏源间的导通电阻更小,因此可减少常规损耗。

*3) 导通电阻

使MOSFET启动(ON)时漏极与源极之间的电阻值。该值越小,则运行时的损耗(电力损耗)越少。

*4) 沟槽结构

沟槽(Trench)意为凹槽。是在芯片表面形成凹槽,并在其侧壁形成MOSFET栅极的结构。不存在平面型MOSFET在结构上存在的JFET电阻,比平面结构更容易实现微细化。

关于罗姆(ROHM)

罗姆(ROHM)成立于1958年,由起初的主要产品-电阻器的生产开始,历经半个多世纪的发展,已成为世界知名的半导体厂商。罗姆的企业理念是:“我们始终将产品质量放在第一位。无论遇到多大的困难,都将为国内外用户源源不断地提供大量优质产品,并为文化的进步与提高作出贡献”。

罗姆的生产、销售、研发网络分布于世界各地。产品涉及多个领域,其中包括IC、分立式元器件、光学元器件、无源元器件、功率元器件、模块等。在世界电子行业中,罗姆的众多高品质产品得到了市场的许可和赞许,成为系统IC和先进半导体技术方面的主导企业。

关于罗姆(ROHM)在中国的业务发展

销售网点:起初于1974年成立了罗姆半导体香港有限公司。在1999年成立了罗姆半导体(上海)有限公司, 2006年成立了罗姆半导体(深圳)有限公司,2018年成立了罗姆半导体(北京)有限公司。为了迅速且准确应对不断扩大的中国市场的要求,罗姆在中国构建了与总部同样的集开发、销售、制造于一体的垂直整合体制。作为罗姆的特色,积极开展“密切贴近客户”的销售活动,力求向客户提供周到的服务。目前在中国共设有20处销售网点,其中包括香港、上海、深圳、北京这4家销售公司以及其16家分公司(分公司:大连、天津、青岛、南京、合肥、苏州、杭州、宁波、西安、武汉、东莞、广州、厦门、珠海、重庆、福州)。并且,正在逐步扩大分销网络。

技术中心:在上海和深圳设有技术中心和QA中心,在北京设有华北技术中心,提供技术和品质支持。技术中心配备精通各类市场的开发和设计支持人员,可以从软件到硬件以综合解决方案的形式,针对客户需求进行技术提案。并且,当产品发生不良情况时,QA中心会在24小时以内对申诉做出答复。

生产基地:1993年在天津(罗姆半导体(中国)有限公司)和大连(罗姆电子大连有限公司)分别建立了生产工厂。在天津进行二极管、LED、激光二极管、LED显示器和光学传感器的生产,在大连进行电源模块、热敏打印头、接触式图像传感器、光学传感器的生产,作为罗姆的主力生产基地,源源不断地向中国国内外提供高品质产品。

社会贡献:罗姆还致力于与国内外众多研究机关和企业加强合作,积极推进产学研联合的研发活动。2006年与清华大学签订了产学联合框架协议,积极地展开关于电子元器件先进技术开发的产学联合。2008年,在清华大学内捐资建设“清华-罗姆电子工程馆”,并已于2011年4月竣工。2012年,在清华大学设立了“清华-罗姆联合研究中心”,从事光学元器件、通信广播、生物芯片、SiC功率器件应用、非挥发处理器芯片、传感器和传感器网络技术(结构设施健康监测)、人工智能(机器健康检测)等联合研究项目。除清华大学之外,罗姆还与国内多家知名高校进行产学合作,不断结出丰硕成果。

罗姆将以长年不断积累起来的技术力量和高品质以及可靠性为基础,通过集开发、生产、销售为一体的扎实的技术支持、客户服务体制,与客户构筑坚实的合作关系,作为扎根中国的企业,为提高客户产品实力、客户业务发展以及中国的节能环保事业做出积极贡献。

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节省空间的器件采用小型PowerPAIR® 3x3S封装,最大RDS(ON)导通电阻降至8.05 m,Qg为6.5 nC

日前,Vishay Intertechnology, Inc.(NYSE 股市代号:VSH)宣布,推出新型40 V n沟道MOSFET半桥功率级——SiZ240DT,可用来提高白色家电以及工业、医疗和通信应用的功率密度和效率。Vishay Siliconix SiZ240DT在小型PowerPAIR® 3.3 mm x 3.3 mm单体封装中集成高边和低边MOSFET,导通电阻和导通电阻与栅极电荷乘积,即功率转换应用中MOSFET的重要优值系数(FOM)达到业界出色水平。

SiZ240DT中的两个TrenchFET® MOSFET内部采用半桥配置连接。SiZ240DT的通道1 MOSFET,通常用作同步降压转换器的控制开关,10 V时最大导通电阻为8.05 mΩ,4.5 V时为12.25 mΩ。通道2 MOSFET,通常用作同步开关,10 V时导通电阻为8.41 mΩ,4.5 V时为13.30 mΩ。这些值比紧随其后的竞品低16 %。结合6.9 nC(通道1)和6.5 nC(通道2)低栅极电荷,导通电阻与栅极电荷乘积FOM比位居第二的器件低14 %,有助于提高快速开关应用的效率。

日前发布的双MOSFET比采用6 mm x 5 mm封装的双器件小65 %,是目前市场上体积最小的集成产品之一。除用于同步降压,DC/DC转换半桥功率级之外,新型器件还为设计师提供节省空间的解决方案,适用于真空吸尘器、无人机、电动工具、家庭/办公自动化和非植入式医疗设备的电机控制,以及电信设备和服务器的无线充电器和开关电源。

集成式MOSFET采用无导线内部结构,最大限度降低寄生电感实现高频开关,从而减小磁器件和最终设计的尺寸。其优化的Qgd / Qgs比降低噪声,进一步增强器件的开关特性。SiZ240DT经过100 % Rg和UIS测试,符合RoHS标准,无卤素。

新型双MOSFET现可提供样品并已实现量产,大宗订货供货周期为12周。

VISHAY简介

Vishay 是全球最大的分立半导体和无源电子元件系列产品制造商之一,这些产品对于汽车、工业、计算、消费、通信、国防、航空航天和医疗市场的创新设计至关重要。服务于全球客户,Vishay承载着科技基因——The DNA of techÔ。Vishay Intertechnology, Inc. 是在纽约证券交易所上市(VSH)的“财富1,000 强企业”。有关Vishay的详细信息,敬请浏览网站 www.vishay.com

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在看这篇文章之前,先提出几点说明:

(1)最近在看拉扎维的书,写下来这些东西,这也只是我个人在学习过程中的一点总结,有什么观点大家可以相互交流;

(2)不断的思考,不断的理解,不断的总结!希望大家坚持下去!

1、CS单管放大电路

共源级单管放大电路主要用于实现输入小信号的线性放大,即获得较高的电压增益。在直流分析时,根据输入的直流栅电压即可提供电路的静态工作点;而根据 MOSFET的I-V特性曲线可知,MOSFET的静态工作点具有较宽的动态范围,主要表现为MOS管在饱和区的VDS具有较宽的取值范围,小信号放大时,输入的最小电压为VIN-VTH,最大值约为VDD,假设其在饱和区可以完全表现线性特性,并且实现信号的最大限度放大【理想条件下】,则确定的静态工作点约为VDS=(VIN-VTH VDD)/2。

但是,CS电路的实际特性及MOS管所表现出的非线性关系,则限制了小信号的理想放大。这主要表现在以下几个方面:

【1】电路在饱和区所能够确定的增益比较高,但仍然是有限的,也就是说,在对输入信号的可取范围内,确定了电路的增益。电路的非线性以及MOS管的跨导的可变性决定了CS电路对于输入小信号的放大是有限的,主要表现在输入信号的幅度必须很小,这样才能保证放大电路中晶体管的跨导近似看作常数,电路的增益近似确定;

【2】CS电路也反映了模拟CMOS电路放大两个普遍的特点,一是电路的静态工作点将直接影响小信号的放大特性,也就是说CMOS模拟放大电路的直流特性和其交流特性之间有一定的相互影响。

从输入-输出特性所表现的特性曲线可以看出,MOSFET在饱和区的不同点所对应的电路增益不同,这取决于器件的非线性特性,但在足够小的范围内可以将非线性近似线性化,这就表现为在曲线的不同分段近似线性化的过程中电路的增益与电路的静态工作点有直接关系。可以看出,静态工作点的不同将决定了电路的本征增益。

这一点表现在计算中,CS电路的跨导取决于不同的栅压下所产生的静态电流。因此,电路的增益是可选择的,但其增益的可选择性将间接限制了输出电压的摆幅。这些都反映了放大电路增益的选择和电流、功耗、速度等其他因素之间的矛盾。

【3】二是电路的静态工作点将直接影响前一级和后一级的直流特性,因为CS电路实现的放大是针对小信号的放大。但电路的放大特性是基于静态工作点的确定。换句话说,在电路中的中间级CS电路即需要根据前一级的静态输出来确定本级的工作点,这也就导致了前一级对后一级的影响,增加了电路设计的复杂性。

但是,电路设计中的CD电路可以实现直流电平移位特性,交流信号的跟随特性,这也就解决了静态级间的影响,总体来讲,这样简化了设计,但增加了电路的面积。

【4】分析方法:CMOS模拟电路的复杂特性也决定了电路的小信号分析的特殊方法,区别于BJT,第一种方法即直接从大信号的分析入手,MOS管在模拟IC中主要工作在线性区和饱和区,结合MOS管的栅压和漏源电压所确定的不同区域的电流电压关系进而确定电路的大信号工作特性。

而大信号的特性曲线,一方面可以确定电路的静态工作点;另一方面也间接反映了电路的交流特性。因为从大信号到小信号的电路特性分析也就是实现电路的非线性到线性分析,交流特性或者小信号特性是一个微变化量的分析,而大信号特性是全摆幅的分析或者整体的分析。因此,小信号是大信号在工作点附近的一种近似,一种线性化。也就是说,实现大信号到小信号的分析在数学上表现为微分关系。

第二种方法则类似于BIT分析时的小信号等效模型分析,这样从器件级建立信号的等效模型表现在电路级只能提供一种简易的计算方法,不能实现对电路的直观理解。因此,在低频状态下表现为:CS电路能够实现对输入信号的电压放大,其电压增益较高,输入阻抗无穷大,输出阻抗较小。

【5】MOS管构成的二极管等效于一个低阻器件,作为共源级的负载,代替了电阻实现小信号的放大,但是,电路的增益受到了限制。总的来说,利用电阻或者MOS管构成的有源二极管作为负载无法实现高增益的放大特性。

【6】电流源负载的共源级放大电路实现了电压的高增益放大、电路的大输出摆幅,但也在一定程度上带来新的问题,可以看出,高增益源于等效的输出阻抗较大,大输出摆幅可以通过调节静态NMOS和PMOS的最低工作电压实现,但GD的电容效应和较高的输出阻抗导致电路的响应速度下降。在低频工作状态下电路能够实现较好的电压转换,但在高频工作区域,电路的速度受限。

另一方面,电路实现的高增益特性表现在输出端漏源电压的变化幅度较大,这就要求在静态时尽可能使漏端的输出电压保证NMOS和PMOS在临界饱和点处电压和的一半,这样保证其输出的摆幅对称,不会产生失真,这就要求电路在静态时输入的栅电压更稳定,即使得输出漏电压处于临界饱和点处电压和的一半。

【7】理解误区:静态时电路各点工作电压是确定的。例电流源负载的CS电路,放大管工作在饱和区条件下漏源电压具有很大的变化范围,但电路在工作时,其静态电流相等,漏端的电压相等,即可唯一确定漏端的静态输出电压,表现在特性曲线上可理解为放大管的NMOS和负载管的PMOS在输入唯一的情况下具有唯一确定的交点,反映了唯一的漏电压。这样类比的结果,在MOS管构成的复杂电路中是可以确定其各个MOS管在饱和状态下的漏电压的。

【8】CS电路源级负反馈。负反馈的引入使得电路结构发生了根本的变化,表现在无源器件所构成的反馈网络将联系着输入栅压和输出漏压。因此,随着反馈深度的增加,对于输入的信号变化量将主要反映在反馈的电阻上,也就是说输入小信号的变化量将主要体现在反馈的电阻上,这种反馈的作用使得IDS和VGS的非线性关系减弱,近似线性化。同时,电路的等效跨导也将随着反馈的引入有界化。负反馈一方面改变了电路的线性度;另一方面增加了增益的恒定性,但这些性能的改善以牺牲电压增益为前提。

2、CD/CG单管放大电路

源级跟随器在电路中主要用于实现电压的缓冲,电平的移位。主要表现在:电路的电压增益约等于1,这样实现输出近似跟随输入;饱和条件下输出与输入的变化为:输出电压等于输入电压-阈值电压;电路的输入阻抗趋于无穷大,输出阻抗很小,这样电路可以驱动更小的负载,以保持电路在结构上的匹配。

因此,CD电路在大信号中表现为直流电平的移位特性,在小信号中表现为交流信号的跟随特性。而CG电路相对较低的输入阻抗在电路中用于实现匹配特性。

3、Cascode电路

套筒式的共源共栅结构在一定程度上限制了输出的电压摆幅,也就是说电路的最小输出必须保证共源共栅结构的MOSFET工作在饱和条件,即输出的最小电平约为两个过驱动电压之和,但却极大的提高了电路的输出阻抗。共源共栅结构将输入的电压信号转换为电流,而电流又作为CS电路的输入。而折叠式的共源共栅结构在实现电路的放大时表现为较好的低压特性。

4、电路是计算出来的

【1】直流工作点的确定依据其输入的静态电压或静态电流确定,换句话说,电路中各点的静态电压和电流都是可以计算出来的,因为其静态电路各点的IV关系满足基本的电路定理,电路结构的不同所表现的电流、电压表达式是唯一确定的,即电路的静态参数是唯一确定的。

【2】在直流工作点的基础上进行的交流分析也就是对输入小信号的分析,所实现的放大是对叠加在工作点上的小信号进行放大。或者说,直流电平提供了小信号工作的稳态条件,而交流特性则反映了信号的动态变换,即放大特性,这样在直流电平上叠加的交流小信号共同作为输入作用于电路实现信号的放大。

总的来说,电路的交流特性可以通过小信号分析得到,或者通过等效的电路模型简化分析,因此,电路的增益、输入阻抗、输出阻抗都是可以进行计算的。

5、MOSFET小信号模型直观理解

MOSFET在饱和条件下的工作状态可以通过小信号等效电路图进行分析,但小信号等效电路分析也只是提供了一种较为简化的计算方法。电路中的MOS管通过栅源电压的微变化转换为漏源电流的变化,在交流通路中流过相应的负载即可产生交流输出电压,而直流和交流的叠加产生最终的输出电压,产生这一现象的根源在于器件的非线性特性。因此,对于直流通路的分析根据其静态工作电压和电流关系即可得到,而对于交流通路仍然可以建立交流等效电路。

但对于有源器件来讲,其电流和电压的非线性导致器件自身的交直流阻抗分离,这就导致交流通路的某些参数发生变化,这样电路的交流分析应当注意器件阻抗的变化,这正是源于有源器件的非线性导致的交直流阻抗分离。

从MOSFET的小信号等效电路可以看出,栅源电压对于漏源电流的控制起主导作用,也就是说漏源电压和衬底效应对器件工作状态的影响可以忽略。因此可以看出,MOS管的漏源电流受三方面的影响,从栅端口看,栅压对电流的影响gm*vgs,漏源电压对电流的影响gd*vds,衬底的影响gmb*vbs。

那么,从电流的角度来讲,二级效应表现为gm*vgs、gd*vds和gd*vds电流的总和。一般条件下,在电路的初始分析过程中忽略沟道长度调制和体效应的影响,这样简化的MOS模型仅受栅压的影响,因此从源到栅的等效阻抗约为1/gm。简化的电路分析往往因为忽略的次级效应而产生误差,但对于电路的直观理解是很重要的。

6、SPICE模型

晶体管级的连接决定了电路的结构,但电路的性能却取决于具体的参数设置。SPICE模型提供了器件的具体参数化过程,即对电路的仿真分析需要进行参数的设置,即在工艺过程中的所约束的各种参数提供了一个较为完整的器件级的参数模型,例如沟道长度调制系数、寄生的电容、栅氧层的厚度等,这些都是为了将晶体管的参数进行量化,即在器件层次的某些参数也是可以计算出来的!

7、五管差分对【全对称结构】

输入信号是直流和交流的叠加,直流电平用于确定电路的静态工作点,根据IV特性曲线可知,基本差分结构在输入直流电平相等的条件下所表现的线性关系最好,并且其线性范围最大,这样增大了输入交流小信号的动态范围。

但是,直流工作点的选取依赖于基本的电路结构,也具有一定的范围:保证尾电流管处于饱和区,同时不能使得放大管进入线性区,这样就近似确定的输入共模电平的选择范围。静态下的五管差分对,其节点的电流电压是完全可以计算出来的。而电路的对称结构简化了其交流特性的分析,基本的五管差分对可以简化为CS单管放大电路。

全对称的五管差分对也再次体现了CMOS模拟电路的一特点,交直流之间的相互影响。或者说,基本的CS电路的直流电平确定了电路的静态工作点,但直流工作下最大的电平输出也限制了交流小信号的输出电压,即在电路输入确定的条件下限制了其增益,或者在增益确定的条件下限制了输入小信号的摆幅。总之,电路的交直流特性相互影响较大,这一点区别于BIT。

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2020 年 6 月 29 日,瑞萨电子集团(TSE:6723)今日宣布推出两款全新100V半桥MOSFET驱动器——HIP2211和HIP2210。HIP2211是瑞萨电子备受欢迎的ISL2111桥驱动器的新一代引脚兼容升级产品;新款HIP2210提供三电平PWM输入,以简化电源和电机驱动器设计。HIP2211和HIP2210非常适用于48V通讯电源、D类音频放大器、太阳能逆变器和UPS逆变器。该产品坚固耐用,可为锂离子电池供电的家用和户外产品、水泵及冷却风扇中的48V电机驱动器供电。

HIP221x驱动器专为严苛工作条件下的可靠运行而设计,其高速、高压HS引脚可承受高达-10V的持续电压,并以50V/ns速度转换。全面的欠压保护与HIP2210的可编程防击穿保护协同工作,以确保其驱动的MOSFET不会因电源或其它外部故障而损坏。瑞萨HIP221x驱动器具有强大的3A驱动拉电流和4A驱动灌电流,以及极快的15ns典型传播延迟和2ns典型延迟匹配,是高频开关应用的最佳解决方案。HIP2210和HIP2211两款产品均旨在搭配瑞萨先进的DC/DC及无刷电机驱动系统中的微控制器而设计。

瑞萨电子工业与通信事业部副总裁Philip Chesley表示:“创新的HIP221x延续了我们在Harris智能电源(HIP)半桥驱动器研发领域25年行业领先的辉煌历史。强大且稳健的抗噪性、超低传输延迟及高系统效率是我们的客户对整个HIP半桥MOSFET驱动器系列所依赖的关键特性。”

HIP2211和HIP2210的关键特性

  • 15VDC自举电源最大电压(最大绝对值为120V HS)可支持100V半桥架构
  • 宽VDD电压,工作范围为6V至18V(最大绝对值为20V)
  • HS引脚可承受高达-10V的电压和50V/ns电压转换速率
  • 集成0.5Ω典型自举二极管,无需使用外部分立二极管
  • VDD和引导UVLO防止低栅极电压驱动NFET
  • 通过RDT引脚(仅适用于HIP2210)的可调死区时间延迟可防止击穿,单电阻可调范围为35ns至350ns

供货信息

HIP2211和HIP2210现可从瑞萨电子全球分销商处购买,两款产品1,000片批量时单价均为1.3美元。HIP2211采用8引脚SOIC和10引脚4mm x 4mm TDFN封装。了解有关产品及评估板的更多信息,请访问 www2.renesas.cn/products/hip2211.

HIP2210采用10引脚4mm x 4mm TDFN封装。了解有关产品及评估板的更多信息,请访问 www2.renesas.cn/products/hip2210.

关于瑞萨电子集团

瑞萨电子集团 (TSE: 6723) ,提供专业可信的创新嵌入式设计和完整的半导体解决方案,旨在通过使用其产品的数十亿联网智能设备改善人们的工作和生活方式。作为全球领先的微控制器供应商、模拟功率器件和SoC产品的领导者,瑞萨电子为汽车、工业、家居、基础设施及物联网等各种应用提供综合解决方案,期待与您携手共创无限未来。更多信息,敬请访问renesas.com。关注瑞萨电子微信公众号领英官方账号,发现更多精彩内容。

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【2020 年 5 月 29 日美国德州普拉诺讯】Diodes 公司 (Nasdaq:DIOD) 今日宣布推出新一代首款独立 MOSFET。DMN3012LEG 采用轻巧封装,可提升效率,大幅节省各种电源转换与控制产品应用的成本、电力与空间。

DMN3012LEG 在单一封装内整合双 MOSFET,尺寸仅 3.3mm x 3.3mm,相较于典型双芯片解决方案,电路板空间需求最多减少 50%。此节省空间的特点,有利于使用负载点 (PoL) 与电源管理模块的一系列产品应用。DMN3012LEG 可用于 DC-DC 同步降压转换器与半桥电源拓扑,以缩小功率转换器解决方案的尺寸。

PowerDI® 3333-8 D 型封装的 3D 结构有助增加整体功率效率,且高电压与额定电流大幅扩大其应用范围。完全接地垫片设计可带来良好的散热效能,降低整个解决方案的运作温度,还能善用高切换速度及其效率,免去大型电感器和电容器的需求。

DMN3012LEG 整合两个 N 信道的增强模式 MOSFET,非常适合用于同步降压转换器的设计。此组件使用横向扩散 MOS (LDMOS) 制程,结合快速导通和间断动作,Q1 延迟时间仅 5.1ns 和 6.4ns,Q2 仅 4.4ns 和 12.4ns,且 Q1 最大导通电阻 (RDS(ON)) 在 Vgs=5V 时仅 12mΩ,Q2 在 Vgs=5V 时则是 6mΩ。若闸源极电压为 10V,DMN3012LEG 可接受 30V 汲源极电压,同时支持 5V 闸极驱动。

关于 Diodes Incorporated

Diodes 公司 (Nasdaq:DIOD) 是一家标准普尔小型股 600 指数和罗素 3000 指数成员公司,为消费电子、计算、通信、工业和汽车市场的全球领先公司提供高质量半导体产品。我们拥有丰富的产品组合以满足客户需求,内容包括分立、模拟、逻辑与混合信号产品以及先进的封装技术。我们广泛提供特殊应用解决方案与解决方案导向销售,加上全球 28 个站点涵盖工程、测试、制造与客户服务,使我们成为高产量、高成长的市场中的优质供货商。详细信息请参阅 www.Diodes.com

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符合AEC-Q101标准,适合汽车应用

奈梅亨,2020年5月7日:半导体基础元器件生产领域的高产能生产专家Nexperia宣布首次采用高鲁棒性、高空间利用率的LFPAK56 (Power-SO8)封装的P沟道MOSFET系列产品。新器件符合AEC-Q101标准,适合汽车应用,可作为DPAK MOSFET的理想替代产品,在保证性能的基础上,将封装占位面积减少了50%以上。新系列产品在30 V至60 V工作电压范围内可供选择,导通电阻RDS(on)低至10 mΩ (30 V)。

LFPAK封装采用铜夹片结构,由Nexperia率先应用,已在汽车等要求严格的应用领域中使用近20年。事实证明,该封装的可靠性远高于AEC标准要求,超出关键可靠性测试指标2倍,同时独特的封装结构还提高了板级可靠性。 以前只有N沟道器件才采用LFPAK封装。现在,由于工业需求,Nexperia扩展了LFPAK56产品系列,将P沟道器件也囊括在内。

Nexperia产品经理Malte Struck评论道:“新款P沟道MOSFET面向极性反接保护;作为高边开关,用于座位调节、天窗和车窗控制等各种汽车应用。它们也适用于5G基站等工业应用场景。”

采用LFPAK56封装的P沟道MOSFET现已上市。更多信息,包括产品规格和数据手册,请访问www.nexperia.com/lfpak56

关于Nexperia

Nexperia,作为半导体基础元器件生产领域的高产能生产专家,其产品广泛应用于全球各类电子设计。公司丰富的产品组合包括二极管、双极性晶体管、ESD保护器件、MOSFET器件、氮化镓场效应晶体管(GaN FET)以及模拟IC和逻辑IC。Nexperia总部位于荷兰奈梅亨,每年可交付900多亿件产品,产品符合汽车行业的严苛标准。其产品在效率(如工艺、尺寸、功率及性能)方面获得行业广泛认可,拥有先进的小尺寸封装技术,可有效节省功耗及空间。

凭借几十年来的专业经验,Nexperia持续不断地为全球各地的优质企业提供高效的产品及服务,并在亚洲、欧洲和美国拥有超过12,000名员工。Nexperia是闻泰科技股份有限公司(600745.SS)的子公司,拥有庞大的知识产权组合,并获得了IATF 16949、ISO 9001、ISO 14001和OHSAS 18001认证。

Nexperia:效率致胜。

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