高效能低电压Power MOSFET及其参数与应用

　　对大部份的应用而言，导通时所造成之导通损耗，仍占整体Power MOSFET损耗的大部份，因此各家厂商均致力于降低Power MOSFET之导通电阻。Power MOSFET的最低导通电阻从1996年的12mΩ降到2007年的2mΩ。目前，Super SO8封装的OptiMOS？ Power MOSFET，最大额定导通电阻仅为1.6mΩ，如此低的导通电阻大幅地减少了导通损耗，提高了应用电路的功率密度。

　　如前述，栅极电荷为造成切换损耗及驱动损耗之主要成因。Super SO8封装的OptiMOS？比OptiMOS？在相同的切换频率下，有较低的栅极驱动损耗，使得驱动电路的负载降低约30%，降低了驱动器工作温度。

　　2 高功率/低热阻

　　由式（2）可知，Power MOSFET所能承受的最大功率损耗，是由Die的接触面到外壳间的热阻所决定，因此要达到高功率并减少导通电阻的目的，除了改良开发新的Power MOSFET或工艺技术外，封装的方式亦扮演着重要的角色。Super SO-8的封装相较于传统之SO-8封装，除了将Die直接连接到Leadframe大幅度减少热阻外，采用Clip连接方式，减少在焊接点及接触点的电阻外，进而减少等效导通电阻外和组件本身的寄生电感也是其特点。

　　为应对小型化或小功率电路的需求，Infineon Technologies另采用了全新的高性能Shrink Super SO8（S3O8）封装（3mm×3mm）。如图4所示，这将使转换器系统设计中所需的MOSFET板面面积减小约60%。除了可用来开发小型DC/DC转换器之外，还可用于提高特定标准尺寸电源的输出功率。

　　图4 SO-8、Super SO8与S308尺寸比较图

　　效能测试

　　以下将以单相同步整流降压转换器，分别测试不同低压Power MOSFET在不同切换频率下的效率及温升表现，验证前述之论点，表1为效能测试条件。

　　以200kHz操作频率进行测试，依据图5，OptiMOS？的最高效率约可较OptiMOS？高0.4%，较同类产品1高1%，较同类产品2高5%；在图6中，OptiMOS？的温升，约可较OptiMOS？低2～3℃，较同类产品1低4～5℃，较同类产品2低9～10℃。

　　图5 效率比较图（faw＝200KHZ）

　　图6 温升比较图（fsw＝200KHZ）

　　以400kHz操作频率进行测试，依据测试结果，在图7中，OptiMOS？的最高效率约可较OptiMOS？高0.8%，较同类产品1高2%，较同类产品2高7%；在图8中，OptiMOS？的温升，约可较OptiMOS？低2～3℃，较同类产品1低8～9℃，较同类产品2低20～25℃。

　　图7 效率比较图 fsw＝400KHZ

　　图8 温升比较图 fsw＝400KHZ

　　结论

　　选用Power MOSFET，除了最大耐压、最大电流能力及导通电阻外，尚有其他在实际应用时需要注意的参数，如传导、栅极电荷、崩溃、温度的影响。

　　在现今对电子产品节能及高效率的规格要求趋势下，除新式转换器的开发及使用外，使用高效能的功率半导体可以有效缩短这些相关产品的电源供应装置的开发时程，并能轻易达到系统之规格需求。