中心論題：

• 車用功率MOSFET不斷發展壯大。
• 汽車電子功率器件的市場動態。
• 功率MOSFET的解決方案。

• 同時使用更高和更低的電壓等級實現係統性能。
• 電動助力轉向和主動式懸掛係統提供設計的靈活性。
• 在矽片上蝕刻垂直溝道獲得更高的單元密度和更低的導通阻抗
• 混合模塊獲得更高的功率密度。
• 感測原件保護功率器件免受損害。 
   

過去15到20年間，汽車用功率MOSFET已從最初的技術話題發展成為蓬勃的商業領域。選用功率MOSFET是因為其能夠耐受汽車電子係統中常遇到的掉載和係統能量突變等引起的瞬態高壓現象。且封裝很簡單，主要采用TO220 和 TO247封裝。電動車窗


、燃油噴射、間歇式雨刷和巡航控製等應用已逐漸成為大多數汽車的標配，在設計中需要類似的功率器件。在這期間，隨著電機、螺線管和燃油噴射器日益普及，車用功率MOSFET也不斷發展壯大。

今(jin)天(tian)的(de)汽(qi)車(che)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)已(yi)開(kai)創(chuang)了(le)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)的(de)新(xin)時(shi)代(dai)。本(ben)文(wen)將(jiang)介(jie)紹(shao)和(he)討(tao)論(lun)幾(ji)種(zhong)推(tui)動(dong)汽(qi)車(che)電(dian)子(zi)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)變(bian)革(ge)的(de)新(xin)型(xing)應(ying)用(yong)。還(hai)將(jiang)探(tan)討(tao)實(shi)現(xian)當(dang)前(qian)汽(qi)車(che)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)功(gong)率(lv)MOSFET的一些發展狀況。這些發展將有助於促進汽車電子行業向前，特別是在一些新興市場如中國。

市場動態
新型應用中有4大要素在推動汽車電子功率器件的演進：
•足夠的關斷電壓等級 (Bvdss)
•係統功率要求
•係統智能性/生存能力 (survivability)
• 產品和係統成本

一直以來，汽車電子應用都采用Bvdss約60V的功率器件。然而，新的係統同時使用更高和更低的電壓等級
，以更具成本效益的方式提供前所未有的係統性能。

高壓電/磁電噴射係統和高強度照明是兩種廣為流行的應用，都需要擊穿電壓高達150V 到 300V的功率MOSFET。勢能更高的壓電和磁電燃油噴射係統能夠提供更準確的燃油噴射和更精細的空氣/燃油混合比例，使到燃燒更充分，有害排放得以降低，並最終提高性能。

   
相(xiang)比(bi)普(pu)通(tong)白(bai)熾(chi)燈(deng)，高(gao)強(qiang)度(du)照(zhao)明(ming)技(ji)術(shu)消(xiao)耗(hao)更(geng)少(shao)的(de)能(neng)量(liang)卻(que)能(neng)夠(gou)產(chan)生(sheng)更(geng)大(da)的(de)照(zhao)明(ming)強(qiang)度(du)。這(zhe)樣(yang)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)駕(jia)駛(shi)人(ren)員(yuan)在(zai)夜(ye)晚(wan)或(huo)惡(e)劣(lie)天(tian)氣(qi)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)能(neng)見(jian)度(du)
，同(tong)時(shi)也(ye)便(bian)於(yu)其(qi)它(ta)駕(jia)駛(shi)人(ren)員(yuan)看(kan)到(dao)自(zi)己(ji)的(de)車(che)輛(liang)。

除了電壓更高的汽車電子功率應用之外
，車輛內部消費應用產品快速的湧現也對電壓範圍提出更高要求。CD/DVD播放器、衛星無線電、手機、GPS導航、MP3播放器接口就是需要功率MOSFETqijiandexinxingyingyongzhilizi。zhexieyingyongsuoxudeshijigonglvyibandiyucaiyonggengxiaodefenlihuojichengshiyuanjiandegonglvfanwei。gonglvqijianjuyoutamensuofuwudexiaofeichanpindexiangtongtezheng。zaishangshuyingyongzhong，chicunfeichangzhongyao，guwangwangcaiyongPCB封裝占位麵積更小，或表麵安裝的新型功率器件。Power 56 和 Super SOT SSOT 6等封裝普遍用於這些應用
，在很小的封裝中提供相當高的功率處理能力。               

許多曆來是機械或液壓式的車載係統正在向電動或電動/液ye壓ya混hun合he係xi統tong轉zhuan型xing。首shou當dang其qi衝chong的de是shi散san熱re器qi風feng扇shan。采cai用yong電dian動dong電dian機ji後hou，可ke以yi去qu掉diao風feng扇shan皮pi帶dai，風feng扇shan可ke利li用yong現xian有you引yin擎qing或huo根gen據ju冷leng卻que劑ji溫wen度du來lai進jin行xing更geng精jing確que的de控kong製zhi。其qi它ta類lei似si應ying用yong還hai有you電dian動dong助zhu力li轉zhuan向xiang (EPS)、集成式啟動器交流發電機 (ISA) 和(he)主(zhu)動(dong)式(shi)懸(xuan)掛(gua)係(xi)統(tong)。電(dian)動(dong)助(zhu)力(li)轉(zhuan)向(xiang)和(he)主(zhu)動(dong)式(shi)懸(xuan)掛(gua)係(xi)統(tong)為(wei)車(che)載(zai)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)提(ti)供(gong)了(le)相(xiang)當(dang)大(da)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)
，讓(rang)他(ta)們(men)可(ke)以(yi)在(zai)多(duo)個(ge)車(che)輛(liang)平(ping)台(tai)上(shang)使(shi)用(yong)硬(ying)件(jian)係(xi)統(tong)
，並(bing)通(tong)過(guo)軟(ruan)件(jian)修(xiu)改(gai)來(lai)改(gai)變(bian)車(che)輛(liang)從(cong)輕(qing)便(bian)到(dao)豪(hao)華(hua)型(xing)的(de)感(gan)覺(jiao)。
這些電動/機械係統的特征之一是使用的功率等級極高，因此需要大電流功率開關。為了能夠以盡量小的損耗提供最高的電流轉換，這些應用一般采用額定電壓30V 到 40V的高性能溝道型MOSFET (Trench MOSFET)。

功率MOSFET解決方案
MOSFET的采用已成為當前大部分車載應用的標準。傳統的平麵型MOSFET建立在矽晶圓表麵之上，而溝道型MOSFET是在矽上蝕刻垂直溝道，從而讓功率開關得以擁有更高的單元密度和更低的導通阻抗。由於這些電子機械係統大多數都采用了MOSFET H橋式電機驅動結構，兩個器件總是串聯以便使用更低電壓的MOSFET，同時仍然可以耐受常見的汽車高電壓衝擊現象。相60V MOSFET，這些擊穿電壓更低的器件能夠把開關的導通阻抗降低50%
，這意味著係統功耗減少50%，亦即係統發熱減少
，最終把散熱要求降至最低。
 

隨著車載係統設計人員在低電壓功率MOSFET方麵累積更多的工作經驗
，並開始認識到其性能和成本優勢，低電壓功率MOSFET的應用範圍正在向刹車和顯示屏控製等其它低功率係統擴展。

現在的功率溝道型MOSFET的導通阻抗 (RDS(ON)) 低至1或2毫歐。這雖然大大降低了係統功耗，但給車載係統設計人員帶來了其它複雜性
，包括板上布線、係統連接以及封裝中引線在內的寄生阻抗給係統帶來的額外阻抗很可能超過了實際的MOSFET (自身導通阻抗)。yaojinyibujiangdidaotongzukang，huodegenggaogonglvmidudefangfazhiyishishiyonghunhemokuai。dangqianxuduoyingyongdouyikaishifangqichuantongdegonglvfengzhuangjiejuefangan
，gaiweizaiIMS (絕緣金屬基板) 或 DBC (直接鍵合銅) 等(deng)材(cai)料(liao)製(zhi)作(zuo)的(de)絕(jue)緣(yuan)基(ji)板(ban)上(shang)安(an)裝(zhuang)裸(luo)片(pian)。即(ji)使(shi)在(zai)使(shi)用(yong)相(xiang)同(tong)功(gong)率(lv)矽(gui)芯(xin)片(pian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)

，相(xiang)比(bi)分(fen)立(li)式(shi)功(gong)率(lv)封(feng)裝(zhuang)
，這(zhe)些(xie)模(mo)塊(kuai)提(ti)供(gong)的(de)能(neng)量(liang)和(he)電(dian)流(liu)能(neng)力(li)都(dou)更(geng)高(gao)。模(mo)塊(kuai)能(neng)夠(gou)提(ti)供(gong)更(geng)高(gao)密(mi)度(du)的(de)裸(luo)片(pian)鍵(jian)合(he)或(huo)更(geng)大(da)的(de)裸(luo)片(pian)引(yin)線(xian)鍵(jian)合(he)
，可(ke)減(jian)小(xiao)互(hu)連(lian)阻(zu)抗(kang)，同(tong)時(shi)又(you)把(ba)功(gong)率(lv)元(yuan)件(jian)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)減(jian)至(zhi)最(zui)小(xiao)。這(zhe)種(zhong)更(geng)高(gao)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)的(de)代(dai)價(jia)是(shi)元(yuan)件(jian)成(cheng)本(ben)較(jiao)分(fen)立(li)式(shi)封(feng)裝(zhuang)方(fang)案(an)高(gao)。不(bu)過(guo)，對(dui)於(yu)高(gao)能(neng)量(liang)係(xi)統(tong)，係(xi)統(tong)尺(chi)寸(cun)和(he)性(xing)能(neng)方(fang)麵(mian)的(de)改(gai)進(jin)足(zu)以(yi)彌(mi)補(bu)器(qi)件(jian)成(cheng)本(ben)增(zeng)加(jia)的(de)缺(que)憾(han)。

                          
30V 到 60V範圍的低功率器件正在集成到包括串聯接口和微控製器在內的單片式IC中。這種專用的單片IC能夠控製小型電機，甚至可能通過電機和門鎖控製整個門節點。對於更高能量的應用，單片式IC在成本或技術上都不可行，但可以采用創新的封裝解決方案來實現集成。通過把大功率MOSFET和控製集成電路整合在單個封裝中，可以構建超高功率的智能係統。

圖6所suo示shi為wei目mu前qian車che載zai係xi統tong中zhong采cai用yong多duo芯xin片pian封feng裝zhuang的de幾ji個ge實shi例li。這zhe些xie智zhi能neng化hua器qi件jian可ke以yi提ti供gong更geng高gao的de係xi統tong性xing能neng監jian控kong能neng力li，通tong過guo集ji成cheng保bao護hu功gong能neng提ti高gao功gong率lv係xi統tong的de可ke靠kao性xing。如ru過guo流liu
、過壓和過熱保護等功能都是這類產品的標配。當器件感測到有可能發生上述異常狀況時，能夠把功率MOSFET置zhi於yu自zi我wo保bao護hu整zheng個ge係xi統tong的de環huan境jing中zhong。此ci外wai，這zhe些xie器qi件jian還hai集ji成cheng有you附fu加jia診zhen斷duan功gong能neng，用yong以yi監jian控kong負fu載zai開kai路lu或huo短duan路lu，有you助zhu於yu指zhi導dao汽qi車che機ji械xie裝zhuang置zhi隔ge離li和he糾jiu正zheng車che輛liang中zhong出chu現xian的de問wen題ti。