Силовые полупроводники

Описание

Мосфет(Полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник) можно разделить на три типа в зависимости от их типа. напряжения пробоя сток-исток: высокое напряжение, среднего напряжения и низкого напряжения. МОП-транзисторы с разными уровнями выдерживаемого напряжения имеют существенные различия в структуре, характеристиках и применении.

1. Высоковольтный МОП-транзистор.

Определения

л Диапазон выдерживаемого напряжения: (обычно от 200 В до 1500 В или даже выше).

л Особенности конструкции:

Использовать Супер Джанкшн или латеральная диффузия (LDMOS) структуры для снижения сопротивления в открытом состоянии при сохранении высокого выдерживаемого напряжения.

Низкая скорость переключения (высокая паразитная емкость), подходит для низкочастотных сценариев высокого напряжения.

Типичные применения

л Преобразование мощности:

¢ Импульсный источник питания переменного и постоянного тока (например, питание ПК, зарядное устройство, питание сервера).

¢ Инвертор (солнечная фотоэлектрическая станция, источник бесперебойного питания UPS).

л Промышленность и энергетика:

¢ Моторные приводы (промышленные преобразователи частоты, электронное управление электромобилями).

¢ Передача постоянного тока высокого напряжения (HVDC).

л Освещение:

¢ Источник питания светодиодного драйвера, балласт лампы HID.

2. МОП-транзистор среднего напряжения.

Определения

л Диапазон выдерживаемого напряжения: от 30 В до 200 В.

л Особенности конструкции:

¢ Сбалансированные выдерживаемое напряжение и коммутационные характеристики, низкое сопротивление в открытом состоянии, подходят для приложений средней мощности.

¢ Скорость переключения умеренная, подходит для таких сценариев, как преобразование постоянного тока в постоянный, управление двигателем и т. д.

Типичные применения

л Автомобильная электроника:

¢ Системы 12 В/24 В (например, электродвигатели окон, управление питанием ЭБУ).

¢ Мягкая гибридная система 48 В (MHEV).

л Промышленный контроль:

¢ ПЛК (программируемый логический контроллер), сервоприводы.

¢ Промышленные преобразователи постоянного тока в постоянный (например, с 48 В на 12 В).

л Бытовая электроника:

¢ Электроинструменты, электронное управление дроном (ESC).

¢ Блок питания материнской платы ноутбука (схема понижения/повышения).

3. Низковольтный МОП-транзистор.

Определения

л Диапазон выдерживаемого напряжения:< 30 В(обычно от 1,8 В до 30 В).

л Особенности конструкции:

¢ Очень низкое сопротивление включения (уровень миллиом), подходит для приложений с высоким током.

¢ Сверхбыстрая скорость переключения (для высокочастотных применений, таких как MMHZ DC-DC).

¢ Миниатюризация корпуса (например, DFN, PowerPAK).

Типичные применения

л Портативные устройства:

¢ Управление аккумулятором телефона/планшета (защита от заряда и разряда, переключатель нагрузки).

¢ Чип протокола быстрой зарядки (например, синхронное выпрямление USB PD).

л Компьютерное оборудование:

¢ Источник питания ЦП/ГП (многофазные понижающие схемы, например серверный VRM).

¢ Управление питанием материнской платы (массив MOSFET).

л Управление питанием:

¢ Синхронное выпрямление (DC-DC преобразователь).

¢ Низковольтные сильноточные выключатели (например, твердотельные реле).

Сводка сравнения

Ключевые параметры для выбора

1. Выдерживаемое напряжение: Оно должно быть выше фактического рабочего напряжения с запасом (например, в 1,5 раза).

2. Сопротивление: Влияет на эффективность, низковольтный MOS требует чрезвычайно низкого RDS (вкл.).

3. Коммутационные потери: Потери привода необходимо оптимизировать для высокочастотных приложений.

Пример:

л Зарядная станция для электромобилей → МОП высокого напряжения (от 650 В до 1200 В).

л Материнская плата ноутбука → МОП среднего напряжения (30–100 В).

л Чип быстрой зарядки для мобильных телефонов. → МОП низкого напряжения (20–30 В).

Выбор МОП-транзисторов с различным выдерживаемым напряжением должен основываться на требованиях к напряжению, току и частоте конкретного сценария применения.