功率器件——MOSFET的地位和角色

2021-08-26

公开资料显示,功率器件是分立器件的一个重要分支,可分为功率分立器件、功率模组和功率IC三大类。据了解,功率器件是进行电能(功率)处理的核心器件,用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。其应用领域极其广泛,几乎涵盖汽车电子、工业控制、消费电子、太阳能、风电、数据中心、计算机、照明、轨道交通等行业。


金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)则是功率分立器件的主体之一,最早可以追溯到1960年。具有输入阻抗高、驱动功率低、开关速度快、无二次击穿、安全工作区宽、热稳定性好等优点,无论是在IC设计里,还是板级电路应用上,都十分广泛。尤其在大功率半导体领域,各种结构的MOSFET更是发挥着不可替代的作用。


据悉,以MOSFET为代表的功率器件在汽车领域的应用主要辅助驱动各种电动马达,包括通风系统、雨刮器、电动车窗等;同时,在电动助力转向系统、电制动系统等动力控制系统,以及DC/DC转换器、电池管理系统等功率变换模块中也发挥着关键的作用。


除了MOSFET,功率分立器件还包括IGBT、功率河豚体育直播在线、功率双极晶体管、晶闸管。事实上,功率分立器件发展史长达半个世纪,其应用史可以追溯到20世纪50年代,这里就不过多赘述。


从发展来看,最早的功率器件以不可控型的二/河豚直播为主,主要用于工业和电力系统;之后是半控型的晶闸管,主要用于实现可控性改良;再者是全控型的MOSFET和IGBT等,主要用于实现高频率、大幅提升低损耗性能;此后,相比普通MOSFEF导通电阻更小,体积小,损耗更低的超结MOSFET出现,满足了市场大功率和高频化的应用需求。


经过半个世纪的发展,由于半导体材料硅(Si)的性能开发已接近物理极限,以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)的第三代半导体材料的发展开始受到重视。


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