Semiconducteurs de puissance

Description

Mosfet(Transistors à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur) peuvent être classés en trois types en fonction de leur tensions de claquage drain-source : haute tension, moyenne tension et basse tension. Les Mosfets avec différents niveaux de tension de tenue présentent des différences significatives en termes de structure, de performances et d'application.

1. MOSFET haute tension

Définitions

je Plage de tension de tenue: (généralement 200 V à 1 500 V, voire plus).

je Caractéristiques de conception:

Utiliser Super Jonction ou diffusion latérale (LDMOS) structures pour réduire la résistance à l'état passant tout en maintenant une tension de tenue élevée.

Vitesse de commutation lente (capacité parasite élevée), adaptée aux scénarios haute tension basse fréquence.

Applications typiques

je Conversion de puissance:

¢ Alimentation à découpage AC-DC (telle que l'alimentation du PC, le chargeur, l'alimentation du serveur).

¢ Onduleur (solaire PV, alimentation sans interruption UPS).

je Industrie et énergie:

¢ Entraînements de moteurs (convertisseurs de fréquence industriels, contrôle électronique des véhicules électriques).

¢ Transmission de courant continu haute tension (HVDC).

je Éclairage:

¢ Alimentation du pilote LED, ballast de lampe HID.

2. MOSFET moyenne tension

Définitions

je Plage de tension de tenue: 30V à 200V.

je Caractéristiques de conception:

¢ Tension de tenue et performances de commutation équilibrées, faible résistance à l'état passant, adapté aux applications de puissance moyenne.

¢ La vitesse de commutation est modérée, adaptée à des scénarios tels que la conversion DC-DC, le contrôle moteur, etc.

Applications typiques

je Electronique automobile:

¢ Systèmes 12 V/24 V (tels que moteurs de fenêtre, gestion de l'alimentation ECU).

¢ Système hybride léger 48 V (MHEV).

je Contrôles industriels:

¢ PLC (Programmable Logic Controller), servomoteurs.

¢ Convertisseurs DC-DC industriels (par exemple 48V à 12V).

je Electronique grand public:

¢ Outils électriques, commande électronique de drone (ESC).

¢ Alimentation de la carte mère d'ordinateur portable (circuit Buck/Boost).

3. MOSFET basse tension

Définitions

je Plage de tension de tenue:< 30V(généralement 1,8 V à 30 V).

je Caractéristiques de conception:

¢ Très faible résistance à l'état passant (niveau milliohm), adapté aux applications à courant élevé.

¢ Vitesse de commutation ultra-rapide (pour les applications haute fréquence, telles que MMHZ DC-DC).

¢ Miniaturisation des packages (par exemple DFN, PowerPAK).

Applications typiques

je Appareils portables:

¢ Gestion de la batterie du téléphone/tablette (protection charge et décharge, interrupteur de charge).

¢ Puce de protocole de charge rapide (telle que la rectification synchrone USB PD).

je Matériel informatique:

¢ Alimentation CPU/GPU (circuits Buck multiphasés, tels que le serveur VRM).

¢ Gestion de l'alimentation de la carte mère (matrice MOSFET).

je Gestion de l'énergie:

¢ Rectification synchrone (convertisseur DC-DC).

¢ Commutateurs basse tension et courant élevé (tels que les relais statiques).

Résumé de comparaison

Paramètres clés pour la sélection

1. Résister à la tension: Elle doit être supérieure à la tension de fonctionnement réelle avec marge (par exemple 1,5 fois).

2. Sur résistance: Affecte l'efficacité, le MOS basse tension nécessite un RDS extrêmement faible (activé).

3. Pertes de commutation: Les pertes du variateur doivent être optimisées pour les applications haute fréquence.

Exemple:

je Borne de recharge pour véhicules électriques → MOS haute tension (650V à 1200V).

je Carte mère d'ordinateur portable → MOS moyenne tension (30 V - 100 V).

je Puce de chargement rapide pour téléphones mobiles → MOS basse tension (20V - 30V).

Le choix des différents MOSFET à tension de tenue doit être basé sur les exigences de tension, de courant et de fréquence du scénario d'application spécifique.