MOSFET在汽車(chē)電子中的應(yīng)用已從傳統(tǒng)低壓輔助電路(如車(chē)燈、雨刷)向高壓動(dòng)力系統(tǒng)(如逆變器、DC-DC轉(zhuǎn)換器)拓展,成為新能源汽車(chē)的關(guān)鍵器件。在純電動(dòng)車(chē)(EV)的電機(jī)逆變器**率MOSFET(多為SiCMOSFET)需承受數(shù)百伏的母線(xiàn)電壓(如400V或800V)與數(shù)千安的峰值電流,通過(guò)PWM控制實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精細(xì)調(diào)速。SiCMOSFET的高擊穿電壓與低導(dǎo)通損耗,可使逆變器效率提升至98%以上,延長(zhǎng)車(chē)輛續(xù)航里程(通常可提升5%-10%)。在車(chē)載充電器(OBC)中,MOSFET作為高頻開(kāi)關(guān)管,工作頻率可達(dá)100kHz以上,配合諧振拓?fù)洌瑢?shí)現(xiàn)交流電到直流電的高效轉(zhuǎn)換,縮短充電時(shí)間(如快充樁30分鐘可充至80%電量)。此外,汽車(chē)安全系統(tǒng)(如ESP電子穩(wěn)定程序)中的MOSFET需具備快速響應(yīng)能力(開(kāi)關(guān)時(shí)間小于100ns),確保緊急情況下的電流快速切斷,保障行車(chē)安全。汽車(chē)級(jí)MOSFET還需通過(guò)嚴(yán)苛的可靠性測(cè)試(如溫度循環(huán)、振動(dòng)、鹽霧測(cè)試),滿(mǎn)足-40℃至150℃的寬溫工作要求。MOS 管持續(xù)工作時(shí)能承受的最大電流值是多少?常規(guī)MOS廠(chǎng)家供應(yīng)

MOS管工作原理:電壓控制的「電子閥門(mén)」導(dǎo)通原理:柵壓誘導(dǎo)導(dǎo)電溝道柵壓作用:當(dāng)VGS>0(N溝道),柵極正電壓在SiO?層產(chǎn)生電場(chǎng),排斥P襯底表面的空穴,吸引電子聚集,形成N型導(dǎo)電溝道(反型層)。溝道形成的臨界電壓稱(chēng)開(kāi)啟電壓VT(通常2-4V),VGS越大,溝道越寬,導(dǎo)通電阻Rds(on)越小(如1mΩ級(jí))。漏極電流控制:溝道形成后,漏源電壓VDS使電子從S流向D,形成電流ID。線(xiàn)性區(qū)(VDS<VGS-VT):ID隨VDS線(xiàn)性增加,溝道均勻?qū)ǎ伙柡蛥^(qū)(VDS≥VGS-VT):漏極附近溝道夾斷,ID*由VGS決定,進(jìn)入恒流狀態(tài)。常規(guī)MOS廠(chǎng)家供應(yīng)MOS可用于手機(jī)的電源管理電路,如電池充電、降壓與升壓轉(zhuǎn)換嗎?

MOS 全稱(chēng)為 Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor(金屬 - 氧化物 - 半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管),是一種以電壓控制電流的全控型半導(dǎo)體器件,也是現(xiàn)代電子技術(shù)中相當(dāng)基礎(chǔ)、應(yīng)用相當(dāng)頻繁的重心元件之一。它的重心本質(zhì)是通過(guò)柵極電壓調(diào)控半導(dǎo)體溝道的導(dǎo)電特性,實(shí)現(xiàn)電流的 “通斷” 或 “放大”,堪稱(chēng)電子設(shè)備的 “微觀開(kāi)關(guān)” 與 “信號(hào)放大器”。MOS 具有輸入阻抗極高、驅(qū)動(dòng)功率小、開(kāi)關(guān)速度快、集成度高的重心優(yōu)勢(shì),從手機(jī)芯片到工業(yè)電源,從航天設(shè)備到智能家居,幾乎所有電子系統(tǒng)都依賴(lài) MOS 實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理或邏輯運(yùn)算。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔(重心由柵極、源極、漏極與半導(dǎo)體襯底組成)、制造工藝成熟,是支撐集成電路微型化、低功耗化發(fā)展的關(guān)鍵基石,直接決定電子設(shè)備的性能、體積與能耗水平。
MOS管(金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)分為n溝道MOS管(NMOS)和p溝道MOS管(PMOS),其工作原理主要基于半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性以及電場(chǎng)對(duì)載流子的控制作用,以下從結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制方面進(jìn)行介紹:結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)NMOS:以一塊摻雜濃度較低的P型硅半導(dǎo)體薄片作為襯底,在P型硅表面的兩側(cè)分別擴(kuò)散兩個(gè)高摻雜濃度的N+區(qū),這兩個(gè)N+區(qū)分別稱(chēng)為源極(S)和漏極(D),在源極和漏極之間的P型硅表面覆蓋一層二氧化硅(SiO?)絕緣層,在絕緣層上再淀積一層金屬鋁作為柵極(G)。
這樣就形成了一個(gè)金屬-氧化物-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),在源極和襯底之間以及漏極和襯底之間都形成了PN結(jié)。PMOS:與NMOS結(jié)構(gòu)相反,PMOS的襯底是N型硅,源極和漏極是P+區(qū),柵極同樣是通過(guò)絕緣層與襯底隔開(kāi)。工作機(jī)制以NMOS為例截止區(qū):當(dāng)柵極電壓VGS小于閾值電壓VTH時(shí),在柵極下方的P型襯底表面形成的是耗盡層,沒(méi)有反型層出現(xiàn),源極和漏極之間沒(méi)有導(dǎo)電溝道,此時(shí)即使在漏極和源極之間加上電壓VDS,也只有非常小的反向飽和電流(漏電流)通過(guò),MOS管處于截止?fàn)顟B(tài),相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。 低壓 MOS 管能夠在低電壓下實(shí)現(xiàn)良好的導(dǎo)通和截止特性,并且具有較低的導(dǎo)通電阻,以減少功率損耗!

光伏逆變器中的應(yīng)用在昱能250W光伏并網(wǎng)微逆變器中,采用兩顆英飛凌BSC190N15NS3-G,NMOS,耐壓150V,導(dǎo)阻19mΩ,采用PG-TDSON-8封裝;還有兩顆來(lái)自意法半導(dǎo)體的STB18NM80,NMOS,耐壓800V,導(dǎo)阻250mΩ,采用D^2PAK封裝,以及一顆意法半導(dǎo)體的STD10NM65N,耐壓650V的NMOS,導(dǎo)阻430mΩ,采用DPAK封裝。這些MOS管協(xié)同工作,實(shí)現(xiàn)高效逆變輸出,滿(mǎn)足戶(hù)外光伏應(yīng)用需求。ENPHASEENERGY215W光伏并網(wǎng)微型逆變器內(nèi)置四個(gè)升壓MOS管來(lái)自英飛凌,型號(hào)BSC190N15NS3-G,耐壓150V,導(dǎo)阻19mΩ,使用兩顆并聯(lián),四顆對(duì)應(yīng)兩個(gè)變壓器;另外兩顆MOS管來(lái)自意法半導(dǎo)體,型號(hào)STB18NM80,NMOS,耐壓800V,導(dǎo)阻250mΩ,采用D^2PAK封裝,保障了逆變器在自然對(duì)流散熱、IP67防護(hù)等級(jí)下穩(wěn)定運(yùn)行。MOS管適合長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的高功率應(yīng)用嗎?常規(guī)MOS廠(chǎng)家供應(yīng)
MOS管能實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)和電流,確保設(shè)備的穩(wěn)定供電嗎?常規(guī)MOS廠(chǎng)家供應(yīng)
MOS 的廣泛應(yīng)用離不開(kāi) CMOS(互補(bǔ)金屬 - 氧化物 - 半導(dǎo)體)技術(shù)的支撐,兩者協(xié)同構(gòu)成了現(xiàn)代數(shù)字集成電路的基礎(chǔ)。CMOS 技術(shù)的重心是將 NMOS 與 PMOS 成對(duì)組合,形成邏輯門(mén)電路(如與非門(mén)、或非門(mén)),利用兩種器件的互補(bǔ)特性實(shí)現(xiàn)低功耗邏輯運(yùn)算:當(dāng) NMOS 導(dǎo)通時(shí) PMOS 關(guān)斷,反之亦然,整個(gè)邏輯操作過(guò)程中幾乎無(wú)靜態(tài)電流,只在開(kāi)關(guān)瞬間產(chǎn)生動(dòng)態(tài)功耗。這種結(jié)構(gòu)不僅大幅降低了集成電路的功耗,還提升了抗干擾能力與邏輯穩(wěn)定性,成為手機(jī)芯片、電腦 CPU、FPGA、MCU 等數(shù)字芯片的主流制造工藝。例如,一個(gè)基本的 CMOS 反相器由一只 NMOS 和一只 PMOS 組成,輸入高電平時(shí) NMOS 導(dǎo)通、PMOS 關(guān)斷,輸出低電平;輸入低電平時(shí)則相反,實(shí)現(xiàn)信號(hào)反相。CMOS 技術(shù)與 MOS 器件的結(jié)合,支撐了集成電路集成度的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)(摩爾定律),從早期的數(shù)千個(gè)晶體管到如今的數(shù)百億個(gè)晶體管,推動(dòng)了電子設(shè)備的微型化、高性能化與低功耗化,是信息時(shí)代發(fā)展的重心技術(shù)基石。常規(guī)MOS廠(chǎng)家供應(yīng)