小小的電源開關(guān)可如何拯救世界(08-100)

　　但也并非沒有優(yōu)點。由于晶體管單元 (通常按條狀排列) 尺寸的減小，導(dǎo)通阻抗可大幅度改善。因此，對于給定的RDSON 值，芯片尺寸要小得多，成本效益也更高，而且需要的柵極驅(qū)動功率更低 (改進(jìn)器件結(jié)構(gòu)，減少柵極的內(nèi)部電容)。現(xiàn)在，擊穿電壓600V、導(dǎo)通阻抗低于85毫歐的功率MOSFET (TO220封裝)已面市，其在特定點的功率損耗只是前幾代產(chǎn)品的二分之一。

　　另一項重大進(jìn)步是垂直晶體管中塊狀半導(dǎo)體材料阻抗的降低。在功率MOSFET中，反應(yīng)大部分都是發(fā)生在表面以下數(shù)微米內(nèi)，這一厚度正好是機(jī)械處理所需的，并允許損耗區(qū)域延伸到器件更深部分，但不超過最大電場強(qiáng)度。正因為此，業(yè)界的研發(fā)重點都集中在使晶圓更薄、改進(jìn)處理技術(shù)以去除電流路徑上的阻抗就不足為奇了。被稱為“超結(jié)”MOSFET的最新器件結(jié)構(gòu)增加了器件的n摻雜，可進(jìn)一步減小這種阻抗，而且它又被大半器件引入的p摻雜所抵消掉，以保持總體電荷平衡。

　　至于IGBT，它運用溝道技術(shù)來減小片上橫向隔離結(jié)構(gòu)的大小，有助于減小芯片面積，同時保持性能。但這些溝道必需支持很高的隔離電壓，故取得這一技術(shù)的進(jìn)步并不容易。結(jié)果是相比前幾代產(chǎn)品，導(dǎo)通損耗降低25%，開關(guān)損耗降低8%。對于加熱應(yīng)用，由于普遍使用基于IGBT的感應(yīng)加熱器，其效率從40% (氣體) 左右提高到90%以上。

　　這種新器件將如何改變應(yīng)用前景呢?當(dāng)前，節(jié)能和相關(guān)新規(guī)范前所未有的重要?，F(xiàn)有電路和器件也可以滿足這些規(guī)范，但無法同時保持現(xiàn)有的成本水平。飛兆半導(dǎo)體推出的新電源開關(guān)卻具有一流的性價比，能協(xié)助眾多研發(fā)工程師輕松應(yīng)對公司和客戶提出的提高電源子系統(tǒng)效率的挑戰(zhàn)。

　　必需注意的是，這些新的、尺寸更小的器件還能夠在多芯片封裝中真正實現(xiàn)功率子系統(tǒng)的高效集成，同時體現(xiàn)良好的功率級別。利用以往的技術(shù)，由于封裝的熱阻和過熱現(xiàn)象，功率總是頗為受限，這些解決方案并沒有起到什么作用。眼下情況正在改變，飛兆半導(dǎo)體開發(fā)的一大批專門用于運動控制、感應(yīng)加熱和焊接應(yīng)用的IGBT模塊，以及超越FPS功率范圍的首款電源模塊都已開始供貨，更多相關(guān)產(chǎn)品也將陸續(xù)推出。

　　改進(jìn)電源子系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù)水平是可行的。開發(fā)新的技術(shù)并確保它在所有可能環(huán)境中都能有效工作可能還需要好幾年的時間與數(shù)百萬的資金，這可是一項艱巨的任務(wù)，但卻是值得的，因為越來越多的產(chǎn)品開始關(guān)注節(jié)能，為終端用戶節(jié)省成本，并且保護(hù)地球資源。您說開關(guān)還只是一個小小的開關(guān)嗎?