一、MOSFET简介

场效应管(MOSFET)也叫场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力，而且具备输入电阻高、噪声小、功耗低、驱动功率小、开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点，MOSFET在组合逻辑电路、放大器、电源管理、测量仪器等领域应用广泛。MOSFET按导电沟道可分为 P 沟道和 N 沟道，同时又有耗尽型和增强型之分，目前市场主要应用 N 沟道增强型。

图1：N沟道和P沟道MOSFET

MOSFET经历了3次器件结构上的技术革新：沟槽型、超级结、屏蔽栅。每一次器件结构的进化，在某些单项技术指标上产品性能得到质的飞跃，大幅拓宽产品的应用领域。

（1）平面型功率MOSFET：诞生于1970s，具备易于驱动，工作效率高的优点，但芯片面积相对较大，损耗较高。

（2）沟槽型功率MOSFET：诞生于1980s，易于驱动，工作效率高，热稳定性好，损耗低，但耐压低。

（3）超结功率MOSFET：诞生于1990s，易于驱动，频率超高、损耗极低，最新一代功率器件。

（4）屏蔽栅功率MOSFET：诞生于2000s，打破了硅材料极限，大幅降低了器件的导通电阻和开关损耗。

图2：MOSFET的工作电压和应用场景

MOSFET可广泛应用在电源、网通、通信、安防、马达驱动、工业控制、汽车电子、医疗设备、照明、HID电子镇流器、隔离器、充电器、消费电子、电脑及周边等电子产品和应用领域。拓墣产业研究院发布了一份关于MOSFET市场的研究，认为随着市场需求的提升，2022年整体MOSFET市场规模首度达到100亿美元。

二、MOSFET主要参数和选型

MOSFET的主要参数有Id（最大漏源电流）,Idm（最大脉冲漏源电流），Vgs（最大栅源电压）,V（BR）DSS（漏源击穿电压）,Rds(on)（导通电阻） ,Vth（阈值电压）等。在做器件选型时，主要从以下几个方面考虑：

1、是N-MOS还是P-MOS：N-MOS性价比高

（1）从电路结构上看，低压侧开关选N-MOS，高压侧开关选P-MOS；

（2）从成本和便利性上看，N沟道MOSFET选择的型号多，物料成本低；P沟道MOSFET选择的型号较少，物料成本高；

（3）从性能上看，NMOS导通电阻小，发热量更低，允许通过的电流大，应用场景也更广泛，正激，反激、推挽、半桥、全桥等拓扑电路都能应用；

2、选取封装类型：SMT器件生产效率高

（1）温升和热设计是选取封装最基本的要求，基本原则就是在保证MOSFET的温升和系统效率的前提下，选取参数和封装更通用的型号；

（2）系统的结构尺寸限制；

（3）功耗或散热方面的需求；

（4）生产、装配、维修的效率和便利性；

图3：MOSFET的常见封装

3、选取耐压BVdss：预留足够的余量

（1）产品的额定电压是固定的，MOSFET的耐压选取也就比较容易，由于BVdss具有正温度系数，在实际的应用中要结合这些因素综合考虑。

（2）VDS中的最高尖峰电压如果大于BVdss，即便这个尖峰脉冲电压的持续只有几个或几十个ns，MOSFET管也会进入雪崩击穿状态而发生损坏。

（3）因此MOSFET管的雪崩电压通常发生在1.2～1.3倍的BVDSS，而且持续的时间通常都是μs、甚至ms级，因此在选择BVdss时需要留有足够的余量。

4、选取Id电流：预留足够的余量

（1）Id电流代表MOSFET能流过的最大电流，反映带负载能力，超过这个值可能会因为超负荷导致MOSFET损坏。

（2）Id电流参数选择时，需要考虑连续工作电流和电涌带来的尖峰电流，确保MOSFET能够承受最大的电流值。

（3）Id电流具有负温度系数，电流值会随着结温度升高而降低，因此应用时需要考虑的其在高温时的 Id值能否符合要求。

5、选取栅极阈值电压Vth：需结合电路需求选择

（1）Vth是指当源极与漏极之间有指定电流时，栅极使用的电压；

（2）Vth具有负温度系数，选择参数时需要考虑。

（3）不同电子系统选取MOSFET管的阈值电压Vth并不相同，需要根据系统的驱动电压，选取合适阈值电压的MOSFET管。

（4）阈值电压越高抗干扰性能越强，可以减少尖峰脉冲造成的电路误触发。

6、选取导通电阻Rds（on）：越低越好

（1）Rds（on）和导通损耗直接相关，RDSON越小，功率MOSFET的导通损耗越小、效率越高、工作温升越低。

（2）Rds（on）时正温度系数，会随着MOSFET温度升高而变大，也就是Rds（on）电阻值会随着电流增大轻微上升，因此选择时需要留有余量。

（3）Rds（on）低的MOSFET通常成本比较高，可以通过优化驱动电路，改进散热等方式，选用Rds（on）较大一些的的低成本器件。

7、选取寄生电容/栅电荷：Ciss、Coss、Crss；Qg、Qgd、Qoss：越小越好

（1）影响开关性能参数，最重要的是Ciss、Coss和Crss的电容，这些电容在工作时重复充放电产生开关损耗，导致MOSFET开关速度下降，效率降低。

（2）栅电荷反映存储在端子间的电荷，在开关电路工作时，电容上的电荷会随着电压变化，因此设计栅极驱动电路时需要考虑栅极电荷的影响。

8、热设计：按照最坏情况来设计

（1）确保MOSFET工作在开关状态，关注封装的半导体结与环境之间的热阻，以及最高的结温。

（2）设计人员需充分考虑最坏情况和真实情况，建议采用针对最坏情况的计算结果，确保系统不会失效。

（3）如果系统允许，尽量加大散热器尺寸和选用更好的散热方式，提升系统工作稳定性。

9、其他：

MOSFET选型时还需要关注开关时间（ton、toff）、内部寄生二极管、低频跨导 gm等参数。

三、代理产品系列

珠海凌烟阁芯片科技有限公司总部位于珠海横琴。拥有业界顶级芯片设计服务团队，提供完整的芯片设计服务、IP智财开发、晶圆制造外包管理，以及系统模块设计到渠道销售的完整解决方案，致力于成为国内一流的芯片设计全方位服务公司。

凌烟阁芯片科技基于丰富的半导体产业上下游资源及高端客户项目服务经验，将芯片设计服务与系统开发深度融合，为业界客户提供全方位的技术服务，并通过富士康科技集团的供应链平台赋能，陪伴与成就客户的长期发展。凌烟阁的MOSFET器件系列产品包括：

图4：凌烟阁MOSFET产品系列