無錫商甲半導(dǎo)體MOS 管封裝形式及散熱性能分析

TO-247 封裝

TO-247 封裝與 TO-220 封裝類似，同樣屬于直插式封裝，但體積更大，引腳更粗。其散熱片面積也相應(yīng)增大，散熱能力更強，在自然對流條件下，熱阻約為 40 - 60℃/W 。TO-247 封裝能夠承受更高的功率，常用于功率在 50 - 150W 的大功率電路中，如工業(yè)電源、電動汽車的電機驅(qū)動電路等。不過，由于其體積較大，在一些對空間要求嚴格的電路板上使用會受到限制。

SOT-23 封裝

SOT-23 封裝是一種表面貼裝封裝（SMT），具有體積小、占用電路板面積少的優(yōu)勢。它的引腳數(shù)量較少，一般為 3 - 5 個，采用塑料材質(zhì)封裝。但受限于較小的體積，SOT-23 封裝的散熱能力相對較弱，熱阻通常在 150 - 200℃/W 左右，適用于小功率電路，如消費電子產(chǎn)品中的電源管理芯片、信號放大電路等。在這些場景中，MOS 管的功率消耗較小，產(chǎn)生的熱量有限，SOT-23 封裝能夠滿足基本的散熱需求。 MOSFET具有較高的開啟電壓，即是閾值電壓.無錫封裝技術(shù)功率器件MOS產(chǎn)品選型聯(lián)系方式

功率場效應(yīng)晶體管（Power MOSFET）?是一種電壓控制型半導(dǎo)體器件，主要用于功率放大和開關(guān)應(yīng)用。它屬于金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）的一種，具有驅(qū)動電路簡單、開關(guān)速度快、工作頻率高等特點。功率場效應(yīng)晶體管（VF）又稱VMOS場效應(yīng)管。在實際應(yīng)用中，它有著比晶體管和MOS場效應(yīng)管更好的特性。

隨著電子技術(shù)在工業(yè)、交通、消費、醫(yī)療等領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，當(dāng)代社會對電力電子設(shè)備的要求也越來越高，功率半導(dǎo)體就是影響這些電力電子設(shè)備成本和效率的直接因素之一。自從二十世紀五十年代真空管被固態(tài)器件代替以來，以硅(Si)材料為主的功率半導(dǎo)體器件就一直扮演著重要的角色，功率MOSFET是其中**典型的。MOSFET，全稱金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor），是一種非常重要的電子元件，廣泛應(yīng)用于各種電子電路中。它的基本作用是作為一個開關(guān)，控制電流的流動。 東莞電池管理系統(tǒng)功率器件MOS產(chǎn)品選型推薦型號TO-247 大功率表面貼裝封裝，3/4引腳設(shè)計，適配高功率MOSFET/IGBT（如電動汽車OBC）。

MOSFET的原理

MOSFET的原意是：MOS（MetalOxideSemiconductor金屬氧化物半導(dǎo)體），F(xiàn)ET（FieldEffectTransistor場效應(yīng)晶體管），即以金屬層（M）的柵極隔著氧化層（O）利用電場的效應(yīng)來控制半導(dǎo)體（S）的場效應(yīng)晶體管。

功率場效應(yīng)晶體管也分為結(jié)型和絕緣柵型,但通常主要指絕緣柵型中的MOS型（MetalOxideSemiconductorFET）,簡稱功率MOSFET（PowerMOSFET）。結(jié)型功率場效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感應(yīng)晶體管（StaticInductionTransistor——SIT）。其特點是用柵極電壓來控制漏極電流，驅(qū)動電路簡單，需要的驅(qū)動功率小，開關(guān)速度快，工作頻率高，熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR，但其電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。

功率MOS管選型需根據(jù)應(yīng)用場景、電壓、電流、熱性能等關(guān)鍵參數(shù)綜合考量。以下為具體步驟和要點：

選型步驟?

1.明確N/P溝道類型?N溝道適用于低壓側(cè)開關(guān)（如12V系統(tǒng)），P溝道適用于高壓側(cè)開關(guān)（如驅(qū)動電機）。 ?

2.確定額定電壓（VDS）?通常為總線電壓的1.5-2倍，需考慮溫度波動和瞬態(tài)電壓。 ?

3.計算額定電流（ID）?需滿足最大負載電流及峰值電流（建議留5-7倍余量）。 ?

4.評估導(dǎo)通損耗（RDS(on)）?導(dǎo)通電阻越低，損耗越小，建議優(yōu)先選擇RDS(on)≤0.5Ω的器件。

5.熱設(shè)計?滿負荷工作時表面溫度不超過120℃，需配合散熱措施。 ?

關(guān)鍵參數(shù)說明?柵極電荷（Qg）?：

1.影響開關(guān)速度和效率，需與驅(qū)動電路匹配。 ?

2.品質(zhì)因數(shù)（FoM）?：綜合考慮RDS(on)和Qg的平衡，F(xiàn)oM值越小越好。 ?

3.封裝選擇?：大功率需用TO-220或DPAK封裝，兼顧散熱和空間限制。

注意事項

并聯(lián)使用時需確保驅(qū)動能力匹配，避免因參數(shù)差異導(dǎo)致分流不均。 ?

避免串聯(lián)使用MOS管，防止耐壓不足引發(fā)故障。 由于MOSFET是電壓控制器件，具有很高的輸入阻抗，因此其驅(qū)動功率很小，對驅(qū)動電路要求較低.

超結(jié)MOS也是為了解決額定電壓提高而導(dǎo)通電阻增加的問題，超結(jié)結(jié)構(gòu)MOSFET在D端和S端排列多個垂直pn結(jié)的結(jié)構(gòu)，其結(jié)果是在保持高電壓的同時實現(xiàn)了低導(dǎo)通電阻。超級結(jié)的存在突破了硅的理論極限，而且額定電壓越高，導(dǎo)通電阻的下降越明顯。以下圖為例，超結(jié)在S端和D端增加了長長的柱子，形成垂直的PN結(jié)，交替排列。N層和P層在漂移層中設(shè)置垂直溝槽，當(dāng)施加電壓時耗盡層水平擴展，很快合并形成與溝槽深度相等的耗盡層。耗盡層擴展至溝槽間距的一半，因此形成厚度等于溝槽深度的耗盡層。耗盡層的膨脹小且良好，允許漂移層雜質(zhì)濃度增加約5倍，從而可以降低RDS(ON)。功率器件屬于分立器件，單獨封裝且功能不可拆分（如IGBT單管）；東莞領(lǐng)域功率器件MOS產(chǎn)品選型參數(shù)選型

功率器件屬于分立器件，單獨封裝且功能不可拆分；功率IC則通過集成多個分立器件與外圍電路形成功能模塊。無錫封裝技術(shù)功率器件MOS產(chǎn)品選型聯(lián)系方式

功率器件常見類型：

功率二極管：**簡單的功率器件，單向?qū)ǎㄍǔ３惺芨叻磯海?

功率 MOSFET：通過電壓控制的高速開關(guān)管，在中低壓、中高頻應(yīng)用中效率高。

絕緣柵雙極晶體管：結(jié)合了MOSFET的高速開關(guān)特性和BJT的大電流承載能力，是目前中高功率應(yīng)用（如變頻器、電動汽車、工業(yè)電源）的主力器件。

晶閘管：主要是可控硅整流器和門極可關(guān)斷晶閘管。前者常用于可控整流、交流調(diào)壓，后者在大功率領(lǐng)域仍有應(yīng)用。

寬禁帶半導(dǎo)體器件：如 SiC 功率器件（碳化硅） 和 GaN功率器件（氮化鎵）。這些是新一代高性能功率器件，具有更高的開關(guān)頻率、更高的工作溫度、更低的損耗和更小的體積，正在迅速發(fā)展和應(yīng)用。 無錫封裝技術(shù)功率器件MOS產(chǎn)品選型聯(lián)系方式