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德州儀器（TI）在模擬和電源管理領(lǐng)域的領(lǐng)先地位毋庸置疑。如今，它已經(jīng)不滿(mǎn)足于僅僅提供電源管理產(chǎn)品。它正在憑借兩種獨特技術(shù)試圖進(jìn)入豐厚的功率MOSFET電源轉換市場(chǎng)。這兩種技術(shù)分別是NexFET芯片結構和DualCool散熱封裝。 NexFET結構 NexFET溝道技術(shù)TI通過(guò)收購一家稱(chēng)作CICLON的半導體器件公司而獲得的。該公司名為NexFET的MOSFET技術(shù)可通過(guò)大幅減少柵極電荷提高功率管性能并優(yōu)化尺寸。與通常的溝槽型MOSFET相比，NexFET功率MOSFET在相同的導通電阻下僅有一半的柵極電荷，因此頻率可以提高一倍，供電效率達到90%。NexFET功率MOSFET特別適合做為計算機、網(wǎng)絡(luò )和服務(wù)器系統的高功率電源。 TI中國區電源產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展工程師吳濤先生解釋了幾種MOSFET構造及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。如下圖所示，左側的是平面構造，中間的是溝槽構造，右邊的是NexFET。 
平面構造因為導通是在平面結構上，所以功率密度比較小，單位面積里可做的MOSFET管數有限，器件占位面積較大，柵極電荷、導通電阻等性能也比較中庸。溝槽結構把柵極往縱向發(fā)展，導電構造是垂直方向的，好處是可以把單位面積內MOSFET管的個(gè)數做得很多，這樣極大地提高了MOSFET管的密度。但是，因為柵極的接觸面積大，所以柵極充電電容很高。也就是說(shuō)，在降低導通電阻的同時(shí)，這種工藝不可避免的造成柵極的驅動(dòng)電荷很高。 NexFET是一種創(chuàng )新的技術(shù)，前兩種技術(shù)上做了一些改進(jìn)。其導電渠道是橫向加上縱向，經(jīng)過(guò)特殊處理，減小了縱向的導通電阻。同時(shí)，柵極區域縮小，所以才能夠把柵極充電電荷降低到非常小的程度。 DualCool封裝 下圖示出DualCool封裝（左）和常規封裝（右）的區別。
常規MOSFET封裝的上表面是一整塊塑料，而DualCool上面有一塊金屬的表層，該金屬表層能夠讓芯片的熱量直接從頂部散發(fā)出去，允許MOSFET比傳統封裝多提供80%的功率。圖中紅色的是晶圓，當電流從漏極流到源極的時(shí)候會(huì )有熱量散發(fā)出來(lái)。傳統封裝下，熱量主要是通過(guò)下面的金屬片和PC板的接觸提供散發(fā)，由于金屬管腳面積很小，所以熱阻比較大。在垂直方向，它也可以通過(guò)塑料封裝往上面的散熱片散熱，但因為這條路徑上塑料封裝，它的熱阻很大，不利于散熱。 而DualCool封裝的MOSFET通過(guò)頂部的金屬片降低了向上的熱阻，這樣芯片產(chǎn)生的熱量可以通過(guò)下表面傳到PCB板上去，也可以通過(guò)上表面的源極的金屬片傳遞到熱阻很小的額外的金屬片上面，再通過(guò)它傳遞到散熱片。 下圖是三種封裝結構下的結溫曲線(xiàn)對比，橫軸是功耗，縱軸是結溫。藍色曲線(xiàn)是wirebond，紅色曲線(xiàn)是copper clip，綠色的是DualCool。DualCool將節點(diǎn)到頂部的熱阻極大地降低，可以把熱阻從每瓦10度降低到每瓦1.2度，直接提高了MOSFET管耐損耗的能力。
本月，TI面向高電流DC/DC應用推出了業(yè)界第一個(gè)DualCool封裝的標準尺寸NexFET功率MOSFET。與傳統標準器件相比，其散熱效率提升80%，允許電流提高50%。該系列包含5款器件，允許計算機與電信系統使用具有擴充內存及更高電流的處理器，同時(shí)顯著(zhù)節省板級空間。詳情請見(jiàn)http://selenalain.com/thread-7858-1-1.html |
