浮思特 | MOSFET技术发展掀起汽车电力电子行业的新潮流

随着汽车系统日益先进，对能够在更小、更高效设计中提供更高性能的组件的需求也在不断增加。电动机和先进驾驶辅助系统(ADAS)等应用需要可靠的电源管理解决方案，以减少热量和功率损失。

 

半导体技术的进步，特别是MOSFET的进展，是满足汽车电力电子行业不断演变需求的核心要素。行业内已经取得了多项突破，使得MOSFET在功率密度、效率和成本上都有所提升。

 

Nexperia的小型封装中的热效率

 

Nexperia近期推出了汽车级的小信号MOSFET，封装形式为DFN1110D-3(1.1 mm x 1 mm)和DFN1412-6(1.4 mm x 1.2 mm)。

 

推动这项发明的挑战在于需要在高密度汽车电路中开发更小、更高效的MOSFET，这些电路的空间和散热至关重要。为此，DFN封装显著降低了热阻，最高可比传统的SOT23封装低50%，同时尺寸缩小了80%。此外，DFN1110D-3封装还采用了可侧边湿润的边缘，提升了自动光学检测的可靠性，并降低了组装成本。

 

这些MOSFET属于Nexperia的Q产品系列，符合AEC-Q101标准，并且提供超过10年的保证使用寿命。目前，DFN1110D-3中有超过100款产品，DFN1412-6中有43款，Nexperia声称在这些封装格式中拥有行业最大的产品组合。

 

Magnachip的现代汽车电机MOSFET

 

Magnachip半导体公司推出了四款为汽车应用优化的40 V MXT MV MOSFET。

 

这些MOSFET采用Power Dual Flat No-Lead(PDFN)33封装，与标准的PDFN56封装相比，面积减少超过60%，重量约减少75%。据Magnachip称，这种小型化设计实现了更好的空间利用率，并提升了燃油效率。

 

除了极低的导通电阻(低至3.8毫欧)，这些MOSFET的一个显著特点是其低栅压阈值电压为1.8 V。这样的低阈值和导通电阻组合意味着通过减少导通损耗来降低能耗，并能够在开关状态之间高效切换。

 

该系列的旗舰型号包括AMDV040N029LVRH，这是一款具有40 V工作电压、2.9 mΩ导通电阻和80 A持续电流的解决方案。

 

英飞凌的工业用最新MOSFET

 

英飞凌科技公司扩展了其StrongIRFET 2电源MOSFET产品组合，推出了30 V系列。

 

这些MOSFET旨在应对需要高效率和强韧性的工业开关电源、电机驱动、电池供电系统和不间断电源等大众市场应用，与之前的StrongIRFET系列相比，它们在RDS(on)方面提高了40%，在栅极电荷(Qg)方面减少了60%。30 V StrongIRFET现已推出TO-220封装，预计到2024年底还将推出DPAK、D²PAK、PQFN和SuperSO8等其他封装选项。

 

ROHM的低导通电阻MOSFET

 

最后，ROHM推出了一系列具有更高安装可靠性的N沟道MOSFET，专为汽车应用设计。

 

这些FET包括：RF9x120BKFRA/RQ3xxx0BxFRA/RD3x0xxBKHRB，共有10款型号可供选择。它们的工作电压为40 V、60 V和100 V，采用了分隔栅结构，将FET的栅极划分为多个部分，以更精确地控制电流流过设备。其结果是提高了可靠性和操作速度。

 

这一系列产品均符合AEC-Q101可靠性标准，提供三种封装类型：紧凑型DFN2020Y7LSAA(2.0 mm × 2.0 mm)和HSMT8AG(3.3 mm × 3.3 mm)，适合ADAS等空间受限的系统，以及更大尺寸的TO-252(6.6 mm × 10.0 mm)，适用于高功率汽车应用。

 

DFN3333(3.3 mm × 3.3 mm)和HPLF5060(5.0 mm × 6.0 mm)封装的量产预计将于2024年10月启动，80 V型号将在2025年推出，未来将会包含P沟道MOSFET。

 

未来的影响

 

MOSFET技术的不断完善，标志着电力电子将如何演变以满足下一代车辆的需求。随着汽车系统日益互联和电力需求增加，工程师将越来越依赖更小、更高效的解决方案，以在不妥协空间或热管理的情况下保持性能。这些发展希望解决当前的挑战，并为支持未来全自动和电动汽车的更复杂的电源管理技术铺平道路。