A MOSFET megértése egy cikkben

Az erősáramú félvezető eszközöket széles körben használják az iparban, a fogyasztásban, a katonai és egyéb területeken, és magas stratégiai pozícióval rendelkeznek. Nézzük meg egy képről az erőgépek összképét:

A teljesítmény-félvezető eszközök az áramköri jelek szabályozási foka szerint teljes típusú, félig vezérelt és nem vezérelhető típusokra oszthatók. Vagy a meghajtó áramkör jeltulajdonságai szerint osztható feszültségvezérelt típusra, áramvezérelt típusra stb.

Osztályozás	típus	Specifikus teljesítményű félvezető eszközök
Az elektromos jelek szabályozhatósága	Félig vezérelt típus	SCR
	Teljes ellenőrzés	GTO, GTR, MOSFET, IGBT
	Irányíthatatlan	Teljesítmény dióda
A vezetési jel tulajdonságai	Feszültséghajtású típus	IGBT, MOSFET, SITH
A vezetési jel tulajdonságai	Jelenlegi hajtású típus	SCR, GTO, GTR
Hatásos jel hullámforma	Impulzus trigger típus	SCR, GTO
Hatásos jel hullámforma	Elektronikus vezérlés típusa	GTR, MOSFET, IGBT
Olyan helyzetek, amelyekben áramhordozó elektronok vesznek részt	bipoláris eszköz	Teljesítménydióda, SCR, GTO, GTR, BSIT, BJT
	Unipoláris készülék	MOSFET, ÜLJ
	Kompozit készülék	MCT, IGBT, SITH és IGCT

A különböző teljesítményű félvezető eszközök eltérő jellemzőkkel rendelkeznek, mint például a feszültség, az áramkapacitás, az impedancia képesség és a méret. A tényleges használat során a megfelelő eszközöket a különböző területeknek és igényeknek megfelelően kell kiválasztani.

Különböző teljesítményű félvezető eszközök eltérő jellemzői

A félvezetőipar három generációnyi anyagi változáson ment keresztül születése óta. Eddig az első félvezető anyagot, amelyet Si képvisel, még mindig főként a teljesítmény-félvezető eszközök területén használnak.

Félvezető anyag		Bandgap (eV)	Olvadáspont (K)	fő alkalmazás
1. generációs félvezető anyagok	Ge	1.1	1221	Kisfeszültségű, alacsony frekvenciájú, közepes teljesítményű tranzisztorok, fotodetektorok
2. generációs félvezető anyagok	Si	0.7	1687
3. generációs félvezető anyagok	GaAs	1.4	1511	Mikrohullámú, milliméterhullámú készülékek, fénykibocsátó készülékek
	Sic	3.05	2826	1. Magas hőmérsékletű, nagyfrekvenciás, sugárzásálló nagy teljesítményű készülékek 2. Kék, fokozatú, lila fénykibocsátó diódák, félvezető lézerek
	GaN	3.4	1973
	AIN	6.2	2470
	C	5.5	＞ 3800
	ZnO	3.37	2248

Foglalja össze a félig vezérelt és teljesen vezérelt teljesítményű eszközök jellemzőit:

Eszköz típusa	SCR	GTR	MOSFET	IGBT
Vezérlés típusa	Impulzus trigger	Jelenlegi vezérlés	feszültségszabályozás	filmes központ
önkizáró vonal	Kommutáció leállítása	önkikapcsoló eszköz	önkikapcsoló eszköz	önkikapcsoló eszköz
munkafrekvencia	＜1khz	＜30khz	20 khz-Mhz	＜40 khz
Vezetőerő	kicsi	nagy	kicsi	kicsi
kapcsolási veszteségek	nagy	nagy	nagy	nagy
vezetési veszteség	kicsi	kicsi	nagy	kicsi
Feszültség és áramszint	最大	nagy	minimális	több
Tipikus alkalmazások	Középfrekvenciás indukciós fűtés	UPS frekvenciaváltó	kapcsolóüzemű tápegység	UPS frekvenciaváltó
ár	legalacsonyabb	alacsonyabb	középen	A legdrágább
vezetőképesség modulációs hatás	van	van	egyik sem	van

Ismerje meg a MOSFET-eket

A MOSFET nagy bemeneti impedanciával, alacsony zajszinttel és jó termikus stabilitással rendelkezik; egyszerű gyártási folyamata és erős sugárzása van, ezért általában erősítő áramkörökben vagy kapcsolóáramkörökben használják;

(1) Fő kiválasztási paraméterek: lefolyó-forrás feszültség VDS (ellenállási feszültség), ID folyamatos szivárgóáram, RDS(on) bekapcsolási ellenállás, Ciss bemeneti kapacitás (csomóponti kapacitás), minőségi tényező FOM=Ron*Qg stb.

(2) Különböző folyamatok szerint TrenchMOS-ra oszlik: trench MOSFET, főleg a kisfeszültségű mezőben 100 V-on belül; SGT (Split Gate) MOSFET: osztott kapu MOSFET, főleg közép- és kisfeszültségű mezőben 200V-on belül; SJ MOSFET: szuper junction MOSFET, főleg a nagyfeszültségű mezőben 600-800V;

Kapcsolóüzemű tápegységben, például nyitott leeresztő áramkörben a lefolyó épen csatlakozik a terheléshez, amit nyitott leeresztőnek nevezünk. Nyitott leeresztő áramkörben, függetlenül attól, hogy a terhelés milyen magas feszültségű, a terhelési áram be- és kikapcsolható. Ideális analóg kapcsolókészülék. Ez a MOSFET, mint kapcsolókészülék elve.

Ami a piaci részesedést illeti, a MOSFET-ek szinte mindegyike a nagy nemzetközi gyártók kezében összpontosul. Közülük az Infineon 2015-ben felvásárolta az IR-t (American International Rectifier Company), és iparágvezetővé vált. Az ON Semiconductor 2016 szeptemberében a Fairchild Semiconductor felvásárlását is befejezte. , a piaci részesedés a második helyre ugrott, majd az értékesítési rangsorban Renesas, Toshiba, IWC, ST, Vishay, Anshi, Magna stb. álltak;

A mainstream MOSFET márkák több sorozatra oszlanak: amerikai, japán és koreai.

Amerikai sorozatok: Infineon, IR, Fairchild, ON Semiconductor, ST, TI, PI, AOS stb.;

japán: Toshiba, Renesas, ROHM stb.;

Koreai sorozatok: Magna, KEC, AUK, Morina Hiroshi, Shinan, KIA

MOSFET csomag kategóriák

A nyomtatott áramköri lapra való telepítés módja szerint a MOSFET-csomagoknak két fő típusa van: plug-in (Through Hole) és felületre szerelhető (Surface Mount). ).

A dugaszolható típus azt jelenti, hogy a MOSFET tüskéi átmennek a NYÁK-kártya rögzítőnyílásain, és hozzá vannak hegesztve a nyomtatott áramköri laphoz. A gyakori beépülő modulok a következők: kettős soros csomag (DIP), tranzisztoros vázlatcsomag (TO) és pin grid array csomag (PGA).

Plug-in csomagolás

A felületi szerelésnél a MOSFET csapok és a hőleadó karima a PCB kártya felületén lévő párnákhoz hegesztve vannak. A tipikus felületre szerelhető csomagok a következők: tranzisztor körvonal (D-PAK), kis körvonalú tranzisztor (SOT), kis körvonalú csomag (SOP), négylapos csomag (QFP), műanyag ólmozott chiphordozó (PLCC) stb.

felületre szerelhető csomag

A technológia fejlődésével az olyan NYÁK-lapok, mint az alaplapok és a grafikus kártyák, jelenleg egyre kevesebb közvetlen beépíthető csomagolást használnak, és egyre több a felületre szerelhető csomagolás.

1. Dual in-line csomag (DIP)

A DIP-csomag két sor tűt tartalmaz, és egy DIP szerkezetű chip foglalatba kell behelyezni. Levezetési módszere az SDIP (Shrink DIP), ami egy zsugorító, dupla soros csomag. A tűsűrűség hatszor nagyobb, mint a DIP-é.

A DIP csomagolási szerkezeti formák a következők: többrétegű kerámia dual-in-line DIP, egyrétegű kerámia dual-in-line DIP, ólomkeret DIP (beleértve az üvegkerámia tömítési típust, a műanyag kapszulázó szerkezet típusát, a kerámia alacsony olvadáspontú üveg kapszulát) típus) stb. A DIP csomagolás jellemzője, hogy könnyen megvalósítható NYÁK lapok átmenő hegesztése és jól kompatibilis a alaplap.

Mivel azonban a csomagolási területe és vastagsága viszonylag nagy, és a csapok könnyen megsérülnek a csatlakoztatási és kihúzási folyamat során, a megbízhatóság gyenge. Ugyanakkor a folyamat hatására a tűk száma általában nem haladja meg a 100-at. Ezért az elektronikai ipar magas szintű integrációja során a DIP-csomagolás fokozatosan kivonult a történelem színpadáról.

2. Tranzisztor vázlatcsomag (TO)

A korai csomagolási specifikációk, mint például a TO-3P, TO-247, TO-92, TO-92L, TO-220, TO-220F, TO-251 stb., mind plug-in csomagolások.

TO-3P/247: Ez egy általánosan használt csomagolási forma a közép-nagyfeszültségű és nagyáramú MOSFET-ekhez. A termék jellemzői: nagy feszültségállóság és erős letörési ellenállás. )

TO-220/220F: A TO-220F egy teljesen műanyag csomagolás, és nincs szükség szigetelő alátét hozzáadására, ha radiátorra szerelik; A TO-220 fémlemeze a középső csaphoz van csatlakoztatva, és a radiátor felszereléséhez szigetelő alátét szükséges. E két csomagstílus MOSFET-jei hasonló megjelenésűek, és felcserélhetően használhatók. )

TO-251: Ezt a csomagolt terméket elsősorban a költségek csökkentésére és a termék méretének csökkentésére használják. Főleg olyan környezetben használják, ahol a középfeszültség és a nagy áramerősség 60A alatti, a nagyfeszültség pedig 7N alatti. )

TO-92: Ez a csomag csak alacsony feszültségű MOSFET-hez (áram 10 A alatti, 60 V alatti feszültségállóság) és 1N60/65 nagyfeszültségű MOSFET-hez használható a költségek csökkentése érdekében.

Az elmúlt években a dugaszolható csomagolási folyamat magas hegesztési költsége és a patch típusú termékeknél gyengébb hőelvezetési teljesítmény miatt a felületre szerelhető termékek piacán a kereslet tovább nőtt, ami a TO csomagolás kifejlesztéséhez is vezetett. felületre szerelhető csomagolásba.

A TO-252 (más néven D-PAK) és a TO-263 (D2PAK) egyaránt felületre szerelhető csomag.

A csomagoláshoz a termék megjelenését

A TO252/D-PAK egy műanyag chipcsomag, amelyet általában teljesítménytranzisztorok és feszültségstabilizáló chipek csomagolására használnak. Ez az egyik jelenlegi mainstream csomag. Az ezt a csomagolási módszert alkalmazó MOSFET három elektródával rendelkezik: kapu (G), leeresztő (D) és forrás (S). A leeresztő (D) csap le van vágva, és nincs használatban. Ehelyett a hátoldali hűtőbordát használják lefolyóként (D), amely közvetlenül a PCB-re van hegesztve. Egyrészt nagy áramok leadására szolgál, másrészt a NYÁK-on keresztül vezeti el a hőt. Ezért három D-PAK pad található a PCB-n, és a leeresztő (D) pad nagyobb. Csomagolási specifikációi a következők:

A TO-252/D-PAK csomagméret specifikációi

A TO-263 a TO-220 egy változata. Főleg a termelési hatékonyság és a hőelvezetés javítására szolgál. Támogatja a rendkívül nagy áramerősséget és feszültséget. Gyakoribb a 150A alatti és 30V feletti középfeszültségű, nagyáramú MOSFET-ekben. A D2PAK (TO-263AB) mellett tartalmazza a TO263-2, TO263-3, TO263-5, TO263-7 és egyéb stílusokat is, amelyek a TO-263-nak vannak alárendelve, elsősorban a tűk eltérő száma és távolsága miatt. .

A TO-263/D2PAK csomagméret specifikációi

TO-263/D2PAK csomagméret specifikációs

3. Pin grid array csomag (PGA)

A PGA (Pin Grid Array Package) chipen belül és kívül több négyzet alakú tömbtű található. Minden egyes négyzet alakú tömbcsap egy bizonyos távolságra van elrendezve a chip körül. A csapok számától függően 2-5 körből állhat. A telepítés során csak helyezze be a chipet a speciális PGA-aljzatba. Előnye az egyszerű be- és kihúzás, valamint a nagy megbízhatóság, és képes alkalmazkodni a magasabb frekvenciákhoz.

PGA csomagstílus

A legtöbb forgácshordozó kerámia anyagból készül, és néhány speciális műanyag gyantát használ hordozóként. Technológiai szempontból a tűközéppont távolság általában 2,54 mm, a tűk száma pedig 64-től 447-ig terjed. Az ilyen csomagolás jellemzője, hogy minél kisebb a csomagolási terület (térfogat), annál kisebb az energiafogyasztás (teljesítmény) ) kibírja, és fordítva. A chipek ilyen csomagolási stílusa a korai időkben elterjedtebb volt, és többnyire nagy fogyasztású termékek, például CPU-k csomagolására használták. Például az Intel 80486 és a Pentium egyaránt ezt a csomagolási stílust használják; a MOSFET gyártók nem alkalmazzák széles körben.

4. Small Outline Transistor Package (SOT)

A SOT (Small Out-Line Transistor) egy patch típusú, kis teljesítményű tranzisztor-csomag, főleg SOT23, SOT89, SOT143, SOT25 (azaz SOT23-5) stb. származtatott, amelyek mérete kisebb, mint a TO csomagok.

SOT csomag típusa

A SOT23 egy általánosan használt tranzisztorcsomag három szárny alakú tűvel, nevezetesen kollektorral, emitterrel és alappal, amelyek az alkatrész hosszabbik oldalán találhatók. Közülük az emitter és az alap ugyanazon az oldalon van. Gyakoriak az alacsony teljesítményű tranzisztorokban, a térhatású tranzisztorokban és az ellenálláshálózatos kompozit tranzisztorokban. Jó a szilárdságuk, de rossz a forraszthatóságuk. A megjelenés az alábbi (a) ábrán látható.

A SOT89-nek három rövid tűje van a tranzisztor egyik oldalán elosztva. A másik oldal egy fém hűtőborda, amely az alaphoz csatlakozik, hogy növelje a hőelvezetési képességet. Gyakori a szilícium teljesítményű felületre szerelhető tranzisztorokban, és nagyobb teljesítményű alkalmazásokhoz is alkalmas. A megjelenést az alábbi (b) ábra mutatja. )

A SOT143-nak négy rövid szárny alakú csapja van, amelyek mindkét oldalról ki vannak vezetve. A csap szélesebb vége a kollektor. Ez a fajta tokozás a nagyfrekvenciás tranzisztorokban elterjedt, megjelenését az alábbi (c) ábra mutatja. )

A SOT252 egy nagy teljesítményű tranzisztor, amelynek egyik oldalán három érintkező van, és a középső érintkező rövidebb, és a kollektor. Csatlakoztassa a másik végén lévő nagyobb tűhöz, amely egy rézlemez a hőelvezetéshez, és a megjelenése az alábbi (d) ábrán látható.

Gyakori SOT-csomagok megjelenésének összehasonlítása

A négy csatlakozós SOT-89 MOSFET-et általában alaplapokon használják. Specifikációi és méretei a következők:

SOT-89 MOSFET méretspecifikáció (egység: mm)

5. Small Outline Package (SOP)

A SOP (Small Out-Line Package) a felületre szerelhető csomagok egyike, más néven SOL vagy DFP. A gombostűket a csomag mindkét oldaláról sirályszárny alakban (L alakban) húzzuk ki. Anyaga műanyag és kerámia. Az SOP csomagolási szabványok közé tartozik az SOP-8, SOP-16, SOP-20, SOP-28 stb. Az SOP utáni szám a tűk számát jelzi. A legtöbb MOSFET SOP csomag elfogadja az SOP-8 specifikációit. Az iparág gyakran kihagyja a "P"-t, és SO-nak (Small Out-Line) rövidíti.

SOP-8 csomagméret

Az SO-8-at először a PHILIP Company fejlesztette ki. Műanyagba van csomagolva, nincs hőleadó alsó lemeze, és gyenge a hőleadása. Általában kis teljesítményű MOSFET-ekhez használják. Később fokozatosan származnak olyan szabványos specifikációk, mint a TSOP (Thin Small Outline Package), VSOP (Very Small Outline Package), SSOP (Shrink SOP), TSSOP (Thin Shrink SOP) stb.; ezek közül a TSOP és a TSSOP általában a MOSFET csomagolásban használatos.

A MOSFET-ekhez általánosan használt, SOP-ból származó specifikációk

6. Quad Flat Package (QFP)

A QFP (Plastic Quad Flat Package) csomagban lévő chip tüskék közötti távolság nagyon kicsi, a tűk pedig nagyon vékonyak. Általában nagyméretű vagy ultranagy integrált áramkörökben használják, és a tűk száma általában meghaladja a 100-at. Az ilyen formában csomagolt chipeknek SMT felületi szerelési technológiát kell használniuk a chip alaplapra forrasztásához. Ennek a csomagolási módszernek négy fő jellemzője van: ① Alkalmas az SMD felületi szerelési technológiához a vezetékek PCB áramköri lapokra történő felszereléséhez; ② Nagyfrekvenciás használatra alkalmas; ③ Könnyen kezelhető és nagy megbízhatósággal rendelkezik; ④ A chip területe és a csomagolási terület közötti arány kicsi. A PGA csomagolási módszerhez hasonlóan ez a csomagolási módszer a chipet műanyag csomagolásba csomagolja, és nem tudja elvezetni a chip megfelelő működése során keletkező hőt. Korlátozza a MOSFET teljesítményének javítását; maga a műanyag csomagolás pedig megnöveli az eszköz méretét, ami nem felel meg a félvezetők könnyű, vékony, rövid és kicsi irányú fejlesztésének követelményeinek. Ezenkívül ez a fajta csomagolási mód egyetlen chipre épül, aminek az alacsony termelési hatékonyság és a magas csomagolási költség problémája. Ezért a QFP alkalmasabb digitális logikai LSI áramkörökben, például mikroprocesszorokban/kaputömbökben való használatra, és alkalmas analóg LSI áramköri termékek csomagolására is, mint például a VTR jelfeldolgozás és az audiojelfeldolgozás.

7 、 Négy lapos csomag vezeték nélkül (QFN)

A QFN (Quad Flat Non-Leaded package) csomag mind a négy oldalán elektródaérintkezőkkel van felszerelve. Mivel nincsenek vezetékek, a rögzítési terület kisebb, mint a QFP, és a magasság kisebb, mint a QFP. Közülük a kerámia QFN-t LCC-nek (Leadless Chip Carriers) is hívják, az olcsó, üveg-epoxigyantával nyomtatott szubsztrát alapanyagú műanyag QFN-t pedig műanyag LCC-nek, PCLC-nek, P-LCC-nek stb. technológia kis betétmérettel, kis térfogattal és műanyaggal tömítőanyagként. A QFN-t főként integrált áramkörök csomagolására használják, és a MOSFET-et nem használják. Mivel azonban az Intel integrált illesztőprogramot és MOSFET-megoldást javasolt, elindította a DrMOS-t egy QFN-56-os csomagban (az „56” a chip hátoldalán található 56 csatlakozótűre utal).

Megjegyzendő, hogy a QFN-csomag ugyanolyan külső vezeték-konfigurációval rendelkezik, mint az ultravékony kis körvonalú csomag (TSSOP), de mérete 62%-kal kisebb, mint a TSSOP. A QFN modellezési adatok szerint hőteljesítménye 55%-kal nagyobb, mint a TSSOP csomagolásé, elektromos teljesítménye (induktivitás és kapacitás) pedig 60%-kal, illetve 30%-kal magasabb, mint a TSSOP csomagolásé. A legnagyobb hátránya, hogy nehéz javítani.

DrMOS QFN-56 csomagban

A hagyományos diszkrét DC/DC fokozatos kapcsolóüzemű tápegységek nem felelnek meg a nagyobb teljesítménysűrűség követelményeinek, és nem tudják megoldani a nagy kapcsolási frekvenciákon a parazita paraméterhatások problémáját sem. A technológia innovációjával és fejlődésével valósággá vált az illesztőprogramok és a MOSFET-ek integrálása a többcsipes modulok felépítéséhez. Ez az integrációs módszer jelentős helyet takaríthat meg és növelheti az energiafogyasztás sűrűségét. Az illesztőprogramok és MOSFET-ek optimalizálása révén ez valósággá vált. Energiahatékonyság és kiváló minőségű egyenáram, ez a DrMOS integrált meghajtó IC.

Renesas 2. generációs DrMOS

A QFN-56 ólommentes csomag nagyon alacsonyra teszi a DrMOS hőimpedanciát; belső huzalkötéssel és rézkapcsos kialakítással a külső NYÁK-kábelezés minimálisra csökkenthető, ezáltal csökken az induktivitás és az ellenállás. Ezenkívül az alkalmazott mélycsatornás szilícium MOSFET eljárás jelentősen csökkentheti a vezetési, kapcsolási és kaputöltési veszteségeket is; sokféle vezérlővel kompatibilis, különböző üzemmódokat tud elérni, és támogatja az APS (Auto Phase Switching) aktív fáziskonverziós módot. A QFN-csomagolás mellett a bilaterális lapos ólommentes csomagolás (DFN) is egy új elektronikus csomagolási eljárás, amelyet széles körben alkalmaznak az ON Semiconductor különféle összetevőiben. A QFN-hez képest a DFN mindkét oldalon kevesebb kivezető elektródát tartalmaz.

8, műanyag ólmozott forgácshordozó (PLCC)

A PLCC (Plastic Quad Flat Package) négyzet alakú, és sokkal kisebb, mint a DIP csomag. 32 tűje van, körös-körül csapokkal. A csapok a csomag négy oldaláról T-alakban vannak kivezetve. Ez egy műanyag termék. A csapok középtávolsága 1,27 mm, a csapok száma 18 és 84 között van. A J alakú csapok nem deformálódnak könnyen, és könnyebben kezelhetők, mint a QFP, de a megjelenés ellenőrzése a hegesztés után nehezebb. A PLCC csomagolás alkalmas a vezetékek NYÁK-ra szerelésére SMT felületi szerelési technológiával. Előnye a kis méret és a nagy megbízhatóság. A PLCC csomagolás viszonylag elterjedt, és logikai LSI-ben, DLD-ben (vagy programlogikai eszközben) és más áramkörökben használják. Ezt a csomagolási formát gyakran használják az alaplap BIOS-ában, de jelenleg kevésbé gyakori a MOSFET-ekben.

Beágyazás és fejlesztés a mainstream vállalkozások számára

A CPU-k alacsony feszültségének és nagy áramának fejlődési trendje miatt a MOSFET-eknek nagy kimeneti árammal, alacsony bekapcsolási ellenállással, alacsony hőtermeléssel, gyors hőelvezetéssel és kis mérettel kell rendelkezniük. A chipgyártási technológia és folyamatok fejlesztése mellett a MOSFET-gyártók továbbra is fejlesztik a csomagolási technológiát. A szabványos megjelenési előírásokkal való kompatibilitás alapján új csomagolási formákat javasolnak és védjegyneveket jegyeznek be az általuk kifejlesztett új csomagolásokhoz.

1、RENESAS WPAK, LFPAK és LFPAK-I csomagok

A WPAK a Renesas által kifejlesztett magas hősugárzású csomag. A D-PAK csomagot imitálva a chip hűtőbordáját az alaplapra hegesztik, a hőt pedig az alaplapon keresztül vezetik el, így a kis csomag WPAK is elérheti a D-PAK kimenő áramát. A WPAK-D2 két magas/alacsony MOSFET-et tartalmaz a huzalozási induktivitás csökkentése érdekében.

Renesas WPAK csomag mérete

Az LFPAK és az LFPAK-I két másik, a Renesas által kifejlesztett kis méretű csomag, amely kompatibilis az SO-8-cal. Az LFPAK hasonló a D-PAK-hoz, de kisebb, mint a D-PAK. Az LFPAK-i felfelé helyezi a hűtőbordát, hogy a hőt a hűtőbordán keresztül vezesse el.

Renesas LFPAK és LFPAK-I csomagok

2. Vishay Power-PAK és Polar-PAK csomagolás

A Power-PAK a Vishay Corporation által regisztrált MOSFET-csomagnév. A Power-PAK két specifikációt tartalmaz: Power-PAK1212-8 és Power-PAK SO-8.

Vishay Power-PAK1212-8 csomag

Vishay Power-PAK SO-8 csomag

A Polar PAK egy kis csomag kétoldalas hőelvezetéssel, és a Vishay egyik alapvető csomagolási technológiája. A Polar PAK megegyezik a hagyományos so-8 csomaggal. A csomagolás felső és alsó oldalán is eloszlási pontok találhatók. Nem könnyű hőt felhalmozni a csomagoláson belül, és az üzemi áram áramsűrűsége az SO-8-nál kétszeresére nőhet. Jelenleg a Vishay engedélyezte a Polar PAK technológiát az STMicroelectronics számára.

Vishay Polar PAK csomag

3. Onsemi SO-8 és WDFN8 lapos ólomcsomagok

Az ON Semiconductor kétféle lapos vezetékes MOSFET-et fejlesztett ki, amelyek közül az SO-8 kompatibilis lapos vezetékeseket sok kártya használja. Az ON Semiconductor újonnan bemutatott NVMx és NVTx teljesítményű MOSFET-jei kompakt DFN5 (SO-8FL) és WDFN8 csomagokat használnak a vezetési veszteségek minimalizálása érdekében. Alacsony QG-vel és kapacitással is rendelkezik, hogy minimalizálja a meghajtó veszteségét.

ON Semiconductor SO-8 lapos vezetékes csomag

ON Semiconductor WDFN8 csomag

4. NXP LFPAK és QLPAK csomagolás

Az NXP (korábban Philps) továbbfejlesztette az SO-8 csomagolási technológiát LFPAK-ra és QLPAK-ra. Közülük az LFPAK a világ legmegbízhatóbb teljesítményű SO-8 csomagja; míg a QLPAK jellemzői a kis méret és a nagyobb hőelvezetési hatásfok. A hagyományos SO-8-hoz képest a QLPAK 6*5 mm-es NYÁK-felületet foglal el, hőellenállása pedig 1,5 k/W.

NXP LFPAK csomag

NXP QLPAK csomagolás

4. ST Semiconductor PowerSO-8 csomag

Az STMicroelectronics power MOSFET chipcsomagolási technológiái közé tartozik az SO-8, PowerSO-8, PowerFLAT, DirectFET, PolarPAK stb. Ezek közül a Power SO-8 az SO-8 továbbfejlesztett változata. Ezen kívül vannak PowerSO-10, PowerSO-20, TO-220FP, H2PAK-2 és egyéb csomagok.

STMicroelectronics Power SO-8 csomag

5. Fairchild Semiconductor Power 56 csomag

A Power 56 a Farichild kizárólagos neve, hivatalos neve pedig DFN5×6. Csomagolási területe az általánosan használt TSOP-8-éhoz hasonlítható, és a vékony csomagolás megtakarítja az alkatrészek hézagmagasságát, az alján található Thermal-Pad kialakítás pedig csökkenti a hőellenállást. Ezért sok tápegység-gyártó alkalmazta a DFN5×6-ot.

Fairchild Power 56 csomag

6. International Rectifier (IR) közvetlen FET csomag

A közvetlen FET hatékony felső hűtést biztosít SO-8 vagy kisebb alapterületen, és alkalmas AC-DC és DC-DC teljesítményátalakítási alkalmazásokhoz számítógépekben, laptopokban, telekommunikációs és szórakoztató elektronikai berendezésekben. A DirectFET fémdoboz konstrukciója kétoldalas hőelvezetést biztosít, hatékonyan megkétszerezve a nagyfrekvenciás DC-DC buck konverterek áramkezelési képességeit a szabványos műanyag különálló csomagolásokhoz képest. A Direct FET csomag egy fordítottan szerelt típus, a lefolyó (D) hűtőbordával felfelé néz, és fémhéjjal van borítva, amelyen keresztül a hő elvezeti. A közvetlen FET csomagolás nagymértékben javítja a hőelvezetést, és jó hőelvezetés mellett kevesebb helyet foglal.

Összefoglalni

A jövőben, ahogy az elektronikai gyártóipar folyamatosan fejlődik az ultravékony, miniatürizálás, alacsony feszültség és nagy áramerősség irányába, a MOSFET megjelenése és belső csomagolási szerkezete is megváltozik, hogy jobban alkalmazkodjon a gyártás fejlesztési igényeihez. ipar. Emellett az elektronikai gyártók kiválasztási küszöbének csökkentése érdekében egyre nyilvánvalóbbá válik a MOSFET-fejlesztés tendenciája a modularizáció és a rendszerszintű csomagolás irányába, és a termékek több dimenzióból, mint teljesítmény és költség, összehangoltan fejlődnek. . A csomag az egyik fontos referenciatényező a MOSFET kiválasztásánál. A különböző elektronikai termékek eltérő elektromos követelményeket támasztanak, és a különböző telepítési környezetekben is meg kell felelniük a megfelelő méretre vonatkozó előírásoknak. A tényleges kiválasztás során az általános elv alapján a tényleges igények szerint kell döntést hozni. Egyes elektronikus rendszereket korlátozza a PCB mérete és a belső magasság. Például a kommunikációs rendszerek modultápegységei általában DFN5*6 és DFN3*3 csomagokat használnak a magassági korlátozások miatt; egyes ACDC tápegységekben az ultravékony kialakítás vagy a shell korlátok miatt alkalmasak a TO220 csomagolt teljesítményű MOSFET-ek összeszerelésére. Ekkor a csapok közvetlenül a gyökérbe helyezhetők, ami nem alkalmas a TO247 csomagolt termékekhez; egyes ultravékony kialakítások megkövetelik, hogy az eszköz tüskéit meg kell hajlítani és le kell fektetni, ami megnöveli a MOSFET kiválasztását.

Hogyan válasszunk MOSFET-et

Egy mérnök egyszer azt mondta nekem, hogy soha nem nézte meg a MOSFET adatlap első oldalát, mert a "gyakorlati" információk csak a második oldalon és azon túl is megjelentek. A MOSFET adatlap gyakorlatilag minden oldala értékes információkat tartalmaz a tervezők számára. De nem mindig világos, hogyan kell értelmezni a gyártók által szolgáltatott adatokat.

Ez a cikk felvázolja a MOSFET-ek néhány kulcsfontosságú specifikációját, azok adatlapon való feltüntetését, valamint a megértéshez szükséges világos képet. A legtöbb elektronikus eszközhöz hasonlóan a MOSFET-eket is befolyásolja az üzemi hőmérséklet. Ezért fontos megérteni, hogy milyen vizsgálati körülmények között alkalmazzák az említett mutatókat. Szintén döntő fontosságú annak megértése, hogy a „Termékbemutatóban” látható mutatók „maximális” vagy „tipikus” értékek-e, mert egyes adatlapok ezt nem teszik egyértelművé.

Feszültség fokozat

Az elsődleges jellemző, amely meghatározza a MOSFET-et, a lefolyó-forrás feszültsége VDS, vagy "lefolyó-forrás letörési feszültség", amely a legmagasabb feszültség, amelyet a MOSFET károsodás nélkül képes ellenállni, ha a kapu rövidre zárja a forrást és a leeresztő áramot. 250μA. . A VDS-t "25°C-on abszolút maximális feszültségnek" is nevezik, de fontos megjegyezni, hogy ez az abszolút feszültség hőmérsékletfüggő, és általában szerepel a "VDS hőmérsékleti együttható" az adatlapon. Azt is meg kell értenie, hogy a maximális VDS az egyenfeszültség, valamint az áramkörben esetlegesen előforduló feszültségcsúcsok és hullámzások. Például, ha egy 30 V-os eszközt használ 30 V-os tápegységen, 100 mV-os, 5 ns-os tüskével, a feszültség meghaladja az eszköz abszolút maximális határát, és a készülék lavina üzemmódba léphet. Ebben az esetben a MOSFET megbízhatósága nem garantálható. Magas hőmérsékleten a hőmérsékleti együttható jelentősen megváltoztathatja az áttörési feszültséget. Például néhány N-csatornás MOSFET 600 V névleges feszültségű pozitív hőmérsékleti együtthatóval rendelkezik. Ahogy közelednek a maximális csatlakozási hőmérsékletükhöz, a hőmérsékleti együttható hatására ezek a MOSFET-ek 650 V-os MOSFET-ként viselkednek. Sok MOSFET-felhasználó tervezési szabálya 10–20%-os leértékelési tényezőt ír elő. Egyes kialakításoknál, figyelembe véve, hogy a tényleges áttörési feszültség 5-10%-kal magasabb, mint a névleges érték 25°C-on, megfelelő hasznos tervezési tartalékot adnak a tényleges tervezéshez, ami nagyon előnyös a tervezés szempontjából. Ugyanilyen fontos a MOSFET-ek helyes kiválasztásához a VGS kapuforrás feszültség szerepének megértése a vezetési folyamat során. Ez a feszültség az a feszültség, amely biztosítja a MOSFET teljes vezetését egy adott maximális RDS(on) állapot mellett. Éppen ezért a bekapcsolási ellenállás mindig a VGS szinthez kapcsolódik, és csak ezen a feszültségen lehet bekapcsolni a készüléket. A tervezés egyik fontos következménye, hogy a MOSFET nem kapcsolható be teljesen olyan feszültséggel, amely alacsonyabb, mint az RDS(on) besorolás eléréséhez használt minimális VGS. Például egy MOSFET teljes bekapcsolásához egy 3,3 V-os mikrokontrollerrel képesnek kell lennie arra, hogy bekapcsolja a MOSFET-et VGS=2,5 V vagy alacsonyabb értékre.

Ellenállás, kaputöltés és "érdemjegy"

A MOSFET bekapcsolási ellenállását mindig egy vagy több kapu-forrás feszültség határozza meg. A maximális RDS(on) határérték 20-50%-kal magasabb lehet, mint a tipikus érték. Az RDS(on) maximális határértéke általában a 25°C-os csatlakozási hőmérséklet értékére vonatkozik. Magasabb hőmérsékleten az RDS(on) 30%-ról 150%-ra növekedhet, amint az 1. ábrán látható. Mivel az RDS(on) a hőmérséklettel változik, és a minimális ellenállásérték nem garantálható, az áram RDS(on) alapján történő észlelése nem nagyon pontos módszer.

1. ábra Az RDS(on) a maximális üzemi hőmérséklet 30-150%-a közötti hőmérséklettel növekszik

A bekapcsolási ellenállás nagyon fontos mind az N-csatornás, mind a P-csatornás MOSFET-eknél. A kapcsolóüzemű tápegységekben a Qg kulcsfontosságú kiválasztási kritérium az N-csatornás MOSFET-eknél, amelyeket kapcsolóüzemű tápegységekben használnak, mivel a Qg befolyásolja a kapcsolási veszteségeket. Ezeknek a veszteségeknek két hatása van: az egyik a kapcsolási idő, amely befolyásolja a MOSFET be- és kikapcsolását; a másik a kapukapacitás töltéséhez szükséges energia az egyes kapcsolási folyamatok során. Egy dolog, amit szem előtt kell tartani, hogy Qg függ a kapuforrás feszültségétől, még akkor is, ha alacsonyabb Vgs használata csökkenti a kapcsolási veszteségeket. A kapcsolási alkalmazásokban való használatra szánt MOSFET-ek összehasonlításának gyors módjaként a tervezők gyakran olyan egyedi képletet használnak, amely az RDS(on)-ból áll a vezetési veszteségekre és Qg-ből a kapcsolási veszteségekre: RDS(on)xQg. Ez az "érdemi szám" (FOM) összegzi az eszköz teljesítményét, és lehetővé teszi a MOSFET-ek összehasonlítását a tipikus vagy maximális értékek alapján. Az eszközök közötti pontos összehasonlítás érdekében meg kell győződnie arról, hogy ugyanazt a VGS-t használja az RDS(on) és a Qg esetében, és hogy a tipikus és a maximális értékek véletlenül ne keveredjenek össze a kiadványban. Az alacsonyabb FOM jobb teljesítményt nyújt az alkalmazások váltásánál, de ez nem garantált. A legjobb összehasonlítási eredményeket csak egy tényleges áramkörben lehet elérni, és bizonyos esetekben előfordulhat, hogy az áramkört minden MOSFET-hez finomhangolni kell. Névleges áram- és teljesítménydisszipáció, különböző vizsgálati körülmények alapján, a legtöbb MOSFET adatlapján egy vagy több folyamatos leeresztőáram szerepel. Érdemes alaposan átnézni az adatlapot, hogy megtudja, hogy a névleges érték a megadott házhőmérsékletre (pl. TC=25°C) vagy környezeti hőmérsékletre (pl. TA=25°C) vonatkozik. Az, hogy ezen értékek közül melyik a legrelevánsabb, az eszköz jellemzőitől és alkalmazásától függ (lásd a 2. ábrát).

2. ábra Minden abszolút maximális áram- és teljesítményérték valós adat

A kézi eszközökben használt kisméretű felületre szerelhető eszközök esetében a legmegfelelőbb áramszint a 70°C-os környezeti hőmérséklet lehet. Hűtőbordával és kényszerhűtéssel rendelkező nagy berendezéseknél a TA=25 ℃ aktuális szint közelebb állhat a tényleges helyzethez. Egyes eszközök esetében a szerszám több áramot képes kezelni maximális csatlakozási hőmérsékletén, mint a csomagban megengedett. Egyes adatlapokon ez a "kockakorlátozott" áramszint kiegészítő információ a "csomagkorlátozott" áramszinthez, amely képet ad a szerszám robusztusságáról. Hasonló megfontolások vonatkoznak a folyamatos teljesítménydisszipációra is, amely nemcsak a hőmérséklettől, hanem az időtől is függ. Képzeljen el egy eszközt, amely folyamatosan működik PD=4W-on 10 másodpercig TA=70℃ mellett. Az, hogy mi számít "folyamatos" időtartamnak, a MOSFET-csomagtól függően változhat, ezért érdemes az adatlapon található normalizált hőtranziens impedancia diagramot használni, hogy megnézze, hogyan néz ki a teljesítménydisszipáció 10 másodperc, 100 másodperc vagy 10 perc után. . Amint a 3. ábrán látható, ennek a speciális eszköznek a hőellenállási együtthatója 10 másodperces impulzus után hozzávetőleg 0,33, ami azt jelenti, hogy ha a csomag körülbelül 10 perc elteltével eléri a hőtelítettséget, a készülék hőleadási kapacitása 4 W helyett csak 1,33 W. . Bár a készülék hőleadó képessége jó hűtés mellett elérheti a kb 2W-ot.

3. ábra A MOSFET hőellenállása teljesítményimpulzus alkalmazásakor

Valójában négy lépésre oszthatjuk a MOSFET kiválasztását.

Az első lépés: válasszon N csatornát vagy P csatornát

A tervezéshez megfelelő eszköz kiválasztásának első lépése annak eldöntése, hogy N-csatornás vagy P-csatornás MOSFET-et használ-e. Egy tipikus teljesítmény-alkalmazásban, amikor a MOSFET a földre van kötve, és a terhelés a hálózati feszültségre van csatlakoztatva, a MOSFET képezi az alsó kapcsolót. Az alsó kapcsolóban N-csatornás MOSFET-eket kell használni az eszköz ki- és bekapcsolásához szükséges feszültség miatt. Amikor a MOSFET a buszra csatlakozik, és a terhelést a földre köti, egy felső kapcsolót használnak. Ebben a topológiában általában P-csatornás MOSFET-eket használnak, ami szintén feszültséghajtási megfontolások miatt van. Az alkalmazáshoz megfelelő eszköz kiválasztásához meg kell határoznia az eszköz meghajtásához szükséges feszültséget és a tervezés során a legegyszerűbb módot. A következő lépésben meg kell határozni a szükséges névleges feszültséget, vagy azt a maximális feszültséget, amelyet a készülék elvisel. Minél magasabb a névleges feszültség, annál magasabb az eszköz költsége. A gyakorlati tapasztalatok szerint a névleges feszültségnek nagyobbnak kell lennie, mint a hálózati feszültség vagy a busz feszültsége. Ez elegendő védelmet biztosít ahhoz, hogy a MOSFET ne hibásodjon meg. A MOSFET kiválasztásakor meg kell határozni a lefolyótól a forrásig elviselhető maximális feszültséget, vagyis a maximális VDS-t. Fontos tudni, hogy a MOSFET maximális feszültsége ellenáll a hőmérséklet változásainak. A tervezőknek a teljes üzemi hőmérséklet-tartományban tesztelniük kell a feszültségváltozásokat. A névleges feszültségnek elegendő tartalékkal kell rendelkeznie ahhoz, hogy lefedje ezt az ingadozási tartományt, hogy biztosítsa az áramkör meghibásodását. Egyéb biztonsági tényezők, amelyeket a tervezőmérnököknek figyelembe kell venniük, közé tartoznak a kapcsolóelektronika, például motorok vagy transzformátorok által kiváltott feszültségtranziensek. A névleges feszültségek a különböző alkalmazásoktól függően változnak; általában 20 V hordozható eszközöknél, 20-30 V FPGA tápegységeknél és 450-600 V 85-220 VAC alkalmazásoknál.

2. lépés: Határozza meg a névleges áramerősséget

A második lépés a MOSFET aktuális minősítésének kiválasztása. Az áramkör konfigurációjától függően ez a névleges áram legyen az a maximális áram, amelyet a terhelés minden körülmények között elvisel. A feszültséghelyzethez hasonlóan a tervezőnek gondoskodnia kell arról, hogy a kiválasztott MOSFET elbírja ezt az áramerősséget, még akkor is, ha a rendszer áramcsúcsokat generál. A két figyelembe vett jelenlegi állapot a folyamatos üzemmód és az impulzuscsúcs. Folyamatos vezetési módban a MOSFET állandósult állapotban van, ahol az áram folyamatosan folyik keresztül a készüléken. Az impulzuscsúcs az eszközön átfolyó nagy túlfeszültségre (vagy tüskeáramra) utal. Miután meghatározták a maximális áramerősséget ilyen körülmények között, egyszerűen csak olyan eszközt kell kiválasztani, amely képes kezelni ezt a maximális áramerősséget. A névleges áram kiválasztása után a vezetési veszteséget is ki kell számítani. Valójában a MOSFET nem ideális eszköz, mivel a vezetési folyamat során elektromos energia veszteség lép fel, amit vezetési veszteségnek neveznek. A MOSFET "bekapcsolt állapotban" változó ellenállásként viselkedik, amit az eszköz RDS(ON)-ja határoz meg, és jelentősen változik a hőmérséklettel. A készülék teljesítményvesztesége az Iload2×RDS(ON) segítségével számítható ki. Mivel a bekapcsolási ellenállás a hőmérséklettel változik, a teljesítményveszteség is arányosan változik. Minél nagyobb a MOSFET-re kapcsolt VGS feszültség, annál kisebb lesz az RDS(ON); fordítva, minél magasabb az RDS(ON) érték. A rendszertervező számára itt jönnek be a kompromisszumok a rendszer feszültségétől függően. Hordozható kiviteleknél könnyebb (és elterjedtebb) alacsonyabb feszültséget alkalmazni, míg ipari kiviteleknél magasabb feszültséget. Ne feledje, hogy az RDS(ON) ellenállás kissé megemelkedik az árammal. Az RDS(ON) ellenállás különböző elektromos paramétereinek változásai a gyártó által biztosított műszaki adatlapon találhatók. A technológia jelentős hatással van az eszköz jellemzőire, mivel egyes technológiák hajlamosak az RDS(ON) növelésére a maximális VDS növelésekor. Egy ilyen technológia esetében, ha csökkenteni kívánja a VDS-t és az RDS(ON)-t, növelnie kell a chip méretét, ezáltal növelve a megfelelő csomagméretet és a kapcsolódó fejlesztési költségeket. Az iparágban több technológia is próbálja szabályozni a chipméret növekedését, ezek közül a legfontosabbak a csatorna- és töltéskiegyenlítő technológiák. Az ároktechnológiában egy mély árkot ágyaznak be az ostyába, általában alacsony feszültségek számára fenntartva, hogy csökkentsék az RDS(ON) bekapcsolási ellenállását. A maximális VDS RDS(ON)-ra gyakorolt hatásának csökkentése érdekében a fejlesztési folyamat során epitaxiális növekedési oszlop/maratási oszlop eljárást alkalmaztak. Például a Fairchild Semiconductor kifejlesztett egy SuperFET nevű technológiát, amely további gyártási lépéseket tesz az RDS(ON) csökkentésére. Ez az RDS(ON)-ra való összpontosítás azért fontos, mert a szabványos MOSFET áttörési feszültségének növekedésével az RDS(ON) exponenciálisan növekszik, és a szerszám méretének növekedéséhez vezet. A SuperFET folyamat az RDS(ON) és a lapkaméret közötti exponenciális kapcsolatot lineáris összefüggéssé változtatja. Ily módon a SuperFET eszközök ideálisan alacsony RDS(ON) értéket tudnak elérni kis szerszámméretekben, akár 600 V-ig terjedő leállási feszültség mellett is. Ennek eredményeként az ostya mérete akár 35%-kal is csökkenthető. A végfelhasználók számára ez a csomagméret jelentős csökkenését jelenti.

Harmadik lépés: Határozza meg a hőigényeket

A MOSFET kiválasztásának következő lépése a rendszer hőigényének kiszámítása. A tervezőknek két különböző forgatókönyvet kell figyelembe venniük, a legrosszabb forgatókönyvet és a valós forgatókönyvet. Javasoljuk a legrosszabb eset számítási eredményét használni, mert ez az eredmény nagyobb biztonsági ráhagyást biztosít, és biztosítja, hogy a rendszer nem fog meghibásodni. A MOSFET adatlapján néhány mérési adat is található, amelyekre figyelmet kell fordítani; mint például a becsomagolt eszköz félvezető csatlakozása és a környezet közötti hőellenállás, valamint a csatlakozás maximális hőmérséklete. A készülék csatlakozási hőmérséklete megegyezik a maximális környezeti hőmérséklettel, plusz a hőellenállás és a teljesítménydisszipáció szorzatával (csomóponti hőmérséklet = maximális környezeti hőmérséklet + [hőellenállás × teljesítménydisszipáció]). Ezen egyenlet szerint megoldható a rendszer maximális teljesítménydisszipációja, amely definíció szerint egyenlő I2×RDS(ON)-val. Mivel a tervező meghatározta a készüléken áthaladó maximális áramerősséget, az RDS(ON) különböző hőmérsékleteken számítható. Érdemes megjegyezni, hogy az egyszerű hőmodellek kezelésekor a tervezőknek figyelembe kell venniük a félvezető csomópont/eszközház és ház/környezet hőkapacitását is; ehhez az szükséges, hogy a nyomtatott áramköri lap és a csomagolás ne melegedjen fel azonnal. A lavina letörés azt jelenti, hogy a félvezető eszköz fordított feszültsége meghaladja a maximális értéket, és erős elektromos mezőt képez, hogy növelje az eszközben lévő áramerősséget. Ez az áram elvezeti a teljesítményt, növeli a készülék hőmérsékletét, és esetleg károsíthatja a készüléket. A félvezető cégek lavinatesztelést végeznek az eszközökön, kiszámítják a lavinafeszültségüket, vagy tesztelik az eszköz robusztusságát. Két módszer létezik a névleges lavinafeszültség kiszámítására; az egyik a statisztikai módszer, a másik a termikus számítás. A hőszámítást széles körben használják, mert praktikusabb. Sok vállalat közölt részleteket eszközeinek teszteléséről. Például a Fairchild Semiconductor „Power MOSFET Avalanche Guidelines”-t biztosít (Power MOSFET Avalanche Guidelines – letölthető a Fairchild webhelyéről). A számítástechnika mellett a technológia is nagyban befolyásolja a lavinahatást. Például a szerszám méretének növekedése növeli a lavina ellenállását, és végső soron növeli az eszköz robusztusságát. A végfelhasználók számára ez azt jelenti, hogy nagyobb csomagokat kell használni a rendszerben.

4. lépés: Határozza meg a kapcsoló teljesítményét

A MOSFET kiválasztásának utolsó lépése a MOSFET kapcsolási teljesítményének meghatározása. Számos paraméter befolyásolja a kapcsolási teljesítményt, de a legfontosabbak a gate/drain, gate/source és a drain/source kapacitás. Ezek a kondenzátorok kapcsolási veszteséget okoznak a készülékben, mert minden váltáskor töltődnek. A MOSFET kapcsolási sebessége ezért csökken, és a készülék hatékonysága is csökken. A készülék kapcsolási veszteségének kiszámításához a tervezőnek ki kell számítania a bekapcsoláskor (Eon) és a kikapcsoláskor keletkező veszteségeket (Eoff). A MOSFET kapcsoló összteljesítménye a következő egyenlettel fejezhető ki: Psw=(Eon+Eoff)×kapcsolási frekvencia. A kaputöltésnek (Qgd) van a legnagyobb hatása a kapcsolási teljesítményre. A kapcsolási teljesítmény fontossága alapján folyamatosan új technológiákat fejlesztenek ki ennek a kapcsolási problémának a megoldására. A chip méretének növelése növeli a kapu töltését; ez növeli a készülék méretét. A kapcsolási veszteségek csökkentése érdekében olyan új technológiák jelentek meg, mint például a csatorna vastag fenekű oxidációja, amelyek célja a kaputöltés csökkentése. Például az új SuperFET technológia minimalizálhatja a vezetési veszteségeket és javíthatja a kapcsolási teljesítményt az RDS(ON) és a kaputöltés (Qg) csökkentésével. Ily módon a MOSFET-ek megbirkóznak a nagy sebességű feszültség-tranziensekkel (dv/dt) és az áramtranziensekkel (di/dt) a kapcsolás során, sőt, magasabb kapcsolási frekvenciákon is megbízhatóan működnek.