隨著汽車系統(tǒng)日益先進(jìn)，對能夠在更小、更高效設(shè)計中提供更高性能的組件的需求也在不斷增加。電動機(jī)和先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)等應(yīng)用需要可靠的電源管理解決方案，以減少熱量和功率損失。

半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，特別是MOSFET的進(jìn)展，是滿足汽車電力電子行業(yè)不斷演變需求的核心要素。行業(yè)內(nèi)已經(jīng)取得了多項(xiàng)突破，使得MOSFET在功率密度、效率和成本上都有所提升。

Nexperia的小型封裝中的熱效率

Nexperia近期推出了汽車級的小信號MOSFET，封裝形式為DFN1110D-3(1.1 mm x 1 mm)和DFN1412-6(1.4 mm x 1.2 mm)。

推動這項(xiàng)發(fā)明的挑戰(zhàn)在于需要在高密度汽車電路中開發(fā)更小、更高效的MOSFET，這些電路的空間和散熱至關(guān)重要。為此，DFN封裝顯著降低了熱阻，最高可比傳統(tǒng)的SOT23封裝低50%，同時尺寸縮小了80%。此外，DFN1110D-3封裝還采用了可側(cè)邊濕潤的邊緣，提升了自動光學(xué)檢測的可靠性，并降低了組裝成本。

這些MOSFET屬于Nexperia的Q產(chǎn)品系列，符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)，并且提供超過10年的保證使用壽命。目前，DFN1110D-3中有超過100款產(chǎn)品，DFN1412-6中有43款，Nexperia聲稱在這些封裝格式中擁有行業(yè)最大的產(chǎn)品組合。

Magnachip的現(xiàn)代汽車電機(jī)MOSFET

Magnachip半導(dǎo)體公司推出了四款為汽車應(yīng)用優(yōu)化的40 V MXT MV MOSFET。

這些MOSFET采用Power Dual Flat No-Lead(PDFN)33封裝，與標(biāo)準(zhǔn)的PDFN56封裝相比，面積減少超過60%，重量約減少75%。據(jù)Magnachip稱，這種小型化設(shè)計實(shí)現(xiàn)了更好的空間利用率，并提升了燃油效率。

除了極低的導(dǎo)通電阻(低至3.8毫歐)，這些MOSFET的一個顯著特點(diǎn)是其低柵壓閾值電壓為1.8 V。這樣的低閾值和導(dǎo)通電阻組合意味著通過減少導(dǎo)通損耗來降低能耗，并能夠在開關(guān)狀態(tài)之間高效切換。

該系列的旗艦型號包括AMDV040N029LVRH，這是一款具有40 V工作電壓、2.9 mΩ導(dǎo)通電阻和80 A持續(xù)電流的解決方案。

英飛凌的工業(yè)用最新MOSFET

英飛凌科技公司擴(kuò)展了其StrongIRFET 2電源MOSFET產(chǎn)品組合，推出了30 V系列。

這些MOSFET旨在應(yīng)對需要高效率和強(qiáng)韌性的工業(yè)開關(guān)電源、電機(jī)驅(qū)動、電池供電系統(tǒng)和不間斷電源等大眾市場應(yīng)用，與之前的StrongIRFET系列相比，它們在RDS(on)方面提高了40%，在柵極電荷(Qg)方面減少了60%。30 V StrongIRFET現(xiàn)已推出TO-220封裝，預(yù)計到2024年底還將推出DPAK、D2PAK、PQFN和SuperSO8等其他封裝選項(xiàng)。

ROHM的低導(dǎo)通電阻MOSFET

最后，ROHM推出了一系列具有更高安裝可靠性的N溝道MOSFET，專為汽車應(yīng)用設(shè)計。

這些FET包括：RF9x120BKFRA/RQ3xxx0BxFRA/RD3x0xxBKHRB，共有10款型號可供選擇。它們的工作電壓為40 V、60 V和100 V，采用了分隔柵結(jié)構(gòu)，將FET的柵極劃分為多個部分，以更精確地控制電流流過設(shè)備。其結(jié)果是提高了可靠性和操作速度。

這一系列產(chǎn)品均符合AEC-Q101可靠性標(biāo)準(zhǔn)，提供三種封裝類型：緊湊型DFN2020Y7LSAA(2.0 mm × 2.0 mm)和HSMT8AG(3.3 mm × 3.3 mm)，適合ADAS等空間受限的系統(tǒng)，以及更大尺寸的TO-252(6.6 mm × 10.0 mm)，適用于高功率汽車應(yīng)用。

DFN3333(3.3 mm × 3.3 mm)和HPLF5060(5.0 mm × 6.0 mm)封裝的量產(chǎn)預(yù)計將于2024年10月啟動，80 V型號將在2025年推出，未來將會包含P溝道MOSFET。

未來的影響

MOSFET技術(shù)的不斷完善，標(biāo)志著電力電子將如何演變以滿足下一代車輛的需求。隨著汽車系統(tǒng)日益互聯(lián)和電力需求增加，工程師將越來越依賴更小、更高效的解決方案，以在不妥協(xié)空間或熱管理的情況下保持性能。這些發(fā)展希望解決當(dāng)前的挑戰(zhàn)，并為支持未來全自動和電動汽車的更復(fù)雜的電源管理技術(shù)鋪平道路。