罗姆：晶体管的种类和特征

发布时间：2024-08-08 09:30
作者：AMEYA360
来源：罗姆半导体集团
阅读量：831

　　晶体管是现代电子技术的核心元件，具有广泛的应用方向和重要作用。为了帮助各位工程师更深入全面地了解晶体管，ROHM为大家准备了不同类型晶体管特点的详细说明以及ROHM晶体管相关的产品信息，助力您掌握晶体管的奥秘。

　　本应用说明概述了晶体管类型及其特征。

　　晶体管分类介绍

　　1. 按制造工艺

　　可以划分为BJT(双极型晶体管)、FET(场效应管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)以及光电晶体管，如下图所示。图中灰色区域表示ROHM没有产品化的晶体管。

罗姆：晶体管的种类和特征

罗姆：晶体管的种类和特征

　　2. 按封装功率

　　可划分为小信号晶体管和功率晶体管。小信号晶体管包含通用双极型小信号晶体管、场效应晶体管(FET)、射频和微波小信号晶体管;功率晶体管包括通用功率双极型晶体管、通用功率场效应晶体管、IGBT、达林顿功率晶体管、射频和微波功率晶体管。

罗姆：晶体管的种类和特征

罗姆：晶体管的种类和特征

　　3. 按内部电路分类

　　分为单个封装内只有一个晶体管的单管型、内置多个晶体管以及集成了电阻和二极管的复合型。如果应用电路配置和引脚布局合适，复合型可以小型化安装。在功率损耗较大的应用中，因为发热源集中在一个元件上，所以必须考虑热设计。

罗姆：晶体管的种类和特征

　　4. 按外形分类

　　有插件型和表面贴装型。插件型将引脚插入PCB的孔中，表面贴装型将封装安装在PCB表面，取决于PCB的安装方法和散热性能。

罗姆：晶体管的种类和特征

　　ROHM晶体管产品介绍

　　1. 双极型晶体管

　　- 双极型晶体管

　　- 达林顿晶体管

　　- 异质性复合晶体管

　　2. 数字晶体管- 通用数字晶体管

　　- 车载用数字晶体管

　　3. Si-MOSFET

　　- 12～150V 耐压 MOSFET

　　- 190～800V 耐压功率 MOSFET

　　- 车载用 MOSFET

　　4. SiC MOSFET

　　- 第 2 代: SCT2xxx 系列

　　- 第 3 代: SCT3xxx 系列

　　- 第 4 代: SCT4xxx 系列

　　5. GaN-HEMT

　　- GaN HEMT

　　- GaN 栅极驱动器

　　- GaN HEMT 功率级 IC

　　6. IGBT

　　- Field Stop Trench IGBT

　　- Ignition IGBT

　　- IGBT Bare Die

　　7. 光电晶体管

　　- 表面安装型(顶部发光)

　　- 表面安装型(背面安装)

　　- φ3树脂


（备注：文章来源于网络，信息仅供参考，不代表本网站观点，如有侵权请联系删除！）

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　　5月27日，全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)宣布，推出一款适用于600V级高耐压GaN HEMT驱动的隔离型栅极驱动器IC“BM6GD11BFJ-LB”。通过与本产品组合使用，可使GaN器件在高频、高速开关过程中实现更稳定的驱动，有助于电机和服务器电源等大电流应用进一步缩减体积并提高效率。　　新产品是ROHM首款面向高耐压GaN HEMT的隔离型栅极驱动器IC。在电压反复急剧升降的开关工作中，使用本产品可将器件与控制电路隔离，从而确保信号的安全传输。　　新产品通过采用ROHM自主开发的片上隔离技术，有效降低寄生电容，实现高达2MHz的高频驱动。通过充分发挥GaN器件的高速开关特性，不仅有助于应用产品更加节能和实现更高性能，还可通过助力外围元器件的小型化来削减安装面积。　　另外，隔离型栅极驱动器IC的抗扰度指标——共模瞬态抗扰度(CMTI)*¹达到150V/ns(纳秒)，是以往产品的1.5倍，可有效防止GaN HEMT开关时令人困扰的高转换速率引发的误动作，从而有助于系统实现稳定的控制。最小脉冲宽度较以往产品缩减33%，导通时间缩短至仅65ns。因此，虽然频率更高却仍可确保最小占空比，从而可将损耗控制在更低程度。　　GaN器件的栅极驱动电压范围为4.5V～6.0V，绝缘耐压为2500Vrms，新产品可充分激发出各种高耐压 GaN器件(包括ROHM EcoGaN™系列产品阵容中新增的650V耐压GaN HEMT“GNP2070TD-Z”)的性能潜力。输出端的消耗电流仅0.5mA(最大值)，达到业界超低功耗水平，另外还可有效降低待机功耗。　　新产品已于2025年3月开始量产(样品价格：600日元/个，不含税)。另外，新产品也已开始网售，通过电商平台均可购买。　　EcoGaN™是ROHM Co.,Ltd.的商标或注册商标。　　<开发背景>　　在全球能源消耗逐年攀升的背景下，节能对策已成为世界各国共同面临的课题。尤其值得注意的是，据调查“电机”和“电源”消耗的电量约占全球总用电量的97%。改善“电机”和“电源”效率的关键在于采用碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等新材料制造的、负责功率控制和转换的新一代功率器件。　　ROHM充分发挥其在硅半导体和SiC隔离型栅极驱动器IC开发过程中积累的技术优势，成功开发出第一波产品——专为GaN器件驱动而优化的隔离型栅极驱动器IC。未来，ROHM将配套提供GaN器件驱动用的栅极驱动器IC与GaN器件，为应用产品的设计提供更多便利。　　<应用示例>　　◇ 工业设备：光伏逆变器、ESS(储能系统)、通信基站、服务器、工业电机等的电源　　◇ 消费电子：白色家电、AC适配器(USB充电器)、电脑、电视、冰箱、空调　　<术语解说>　　*1) 共模瞬态抗扰度(CMTI)　　隔离型栅极驱动器的主要参数之一，指产品对短时间内发生的电压急剧变化的耐受能力。特别是驱动GaN HEMT等转换速率较高的器件时，容易产生急剧的电压变化，通过采用CMTI性能优异的栅极驱动器，可有效防止器件损坏，并降低电路的短路风险。
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　　全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)今日宣布，推出30V耐压共源Nch MOSFET*1新产品“AW2K21”，其封装尺寸仅为2.0mm×2.0mm，导通电阻*2低至2.0mΩ(Typ.)，达到业界先进水平。　　新产品采用ROHM自有结构，不仅提高器件集成度，还降低单位芯片面积的导通电阻。另外，通过在一个器件中内置双MOSFET的结构设计，仅需1枚新产品即可满足双向供电电路所需的双向保护等应用需求。　　新产品中的ROHM自有结构能够将通常垂直沟槽MOS结构中位于背面的漏极引脚置于器件表面，并采用了WLCSP*3封装。WLCSP能够增加器件内部芯片面积的比例，从而降低新产品的单位面积导通电阻。导通电阻的降低不仅减少了功率损耗，还有助于支持大电流，使新产品能够以超小体积支持大功率快速充电。例如，对小型设备的双向供电电路进行比较后发现，使用普通产品需要2枚3.3mm×3.3mm的产品，而使用新产品仅需1枚2.0mm×2.0mm的产品即可，器件面积可减少约81%，导通电阻可降低约33%。即使与通常被认为导通电阻较低的同等尺寸GaN HEMT*4相比，新产品的导通电阻也降低了约50%。因此，这款兼具低导通电阻和超小体积的“AW2K21”产品有助于降低应用产品的功耗并节省空间。　　另外，新产品还可作为负载开关应用中的单向保护MOSFET使用，在这种情况下也实现了业界超低导通电阻。　　新产品已于2025年4月开始暂以月产50万个的规模投入量产(样品价格500日元/个，不含税)。新产品在电商平台将逐步销售。　　ROHM还在开发更小体积的1.2mm×1.2mm产品。未来，ROHM将继续致力于提供更加节省空间并进一步提升效率的产品，助力应用产品的小型化和节能化发展，为实现可持续发展社会贡献力量。　　<开发背景>　　近年来，为缩短充电时间，智能手机等配备大容量电池的小型设备中，配备快速充电功能的产品日益增多。这类设备需要具备双向保护功能以防止在非供电状态时电流反向流入外围IC等器件。此外，为了在快速充电时支持大电流，智能手机等制造商对MOSFET有严格的规格要求，如最大电流为20A、击穿电压*5为28V至30V、导通电阻为5mΩ以下等。然而，普通MOSFET产品若要满足这些要求，就需要使用2枚导通电阻较低的大体积MOSFET，而这会导致安装面积增加。为了解决这个问题，ROHM开发出采用超小型封装并具备低导通电阻的MOSFET“AW2K21”，非常适用于大功率快速充电应用。　　<产品主要特性>　　<应用示例>      ・智能手机・VR(Virtual Reality)眼镜・小型打印机      ・平板电脑・可穿戴设备・液晶显示器      ・笔记本电脑・掌上游戏机・无人机　　此外，新产品还适用于其他配备快速充电功能的小型设备等众多应用。　　<电商销售信息>　　发售时间：2025年4月起　　新产品在电商平台将逐步发售。　　产品型号：AW2K21　　<术语解说>　　*1)MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor的缩写)　　一种采用金属-氧化物-半导体结构的场效应晶体管，是FET中最常用的类型。　　通常由“栅极”、“漏极”和“源极”三个引脚组成。其工作原理是通过向控制用的栅极施加电压，增加漏极流向源极的电流。　　Nch MOSFET是一种通过向栅极施加相对于源极为正的电压而导通的MOSFET。　　共源结构的MOSFET内置两个MOSFET器件，它们共享源极引脚。　　*2)导通电阻　　MOSFET工作(导通)时漏极与源极间的电阻值。数值越小，工作时的损耗(功率损耗)越小。　　*3)WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package)　　在晶圆状态下完成引脚成型和布线，随后切割成芯片的超小型封装。与将晶圆切割成芯片后通过树脂模塑形成引脚等的普通封装形式不同，这种封装可以做到与内部的半导体芯片相同大小，因此可以缩减封装的尺寸。　　*4)GaN HEMT　　GaN(氮化镓)是一种用于新一代功率元器件的化合物半导体材料，与普通的半导体材料Si(硅)相比，其物性更优异，开关速度更快，支持高频率工作。　　HEMT是High Electron Mobility Transistor(高电子迁移率晶体管)的英文首字母缩写。　　*5)击穿电压　　MOSFET漏极和源极之间可施加的最大电压。如果超过该电压，会发生绝缘击穿，导致器件无法正常工作。
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　　全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)今日宣布，推出4in1及6in1结构的SiC塑封型模块“HSDIP20”。该系列产品非常适用于xEV(电动汽车)车载充电器(以下简称“OBC”)的PFC*1和LLC*2转换器等应用。HSDIP20的产品阵容包括750V耐压的6款机型(BSTxxx1P4K01)和1200V耐压的7款机型(BSTxxx2P4K01)。通过将各种大功率应用的电路中所需的基本电路集成到小型模块封装中，可有效减少客户的设计时间，而且有助于实现OBC等应用中电力变换电路的小型化。　　HSDIP20内置有散热性能优异的绝缘基板，即使大功率工作时也可有效抑制芯片的温升。事实上，在OBC常用的PFC电路(采用6枚SiC MOSFET)中，使用6枚顶部散热型分立器件与使用1枚6in1结构的HSDIP20模块在相同条件下进行比较后发现，HSDIP20的温度比分立结构低约38℃(25W工作时)。这种出色的散热性能使得该产品以很小的封装即可应对大电流需求。另外，与顶部散热型分立器件相比，HSDIP20的电流密度达到3倍以上;与同类型DIP模块相比，电流密度高达1.4倍以上，达到业界先进水平。因此，在上述PFC电路中，HSDIP20的安装面积与顶部散热型分立器件相比可减少约52%，这非常有利于实现OBC等应用中电力变换电路的小型化。　　新产品已于2025年4月开始暂以月产10万个的规模投入量产(样品价格15,000日元/个，不含税)。前道工序的生产基地为ROHM Apollo CO., LTD.(日本福冈县筑后工厂)和蓝碧石半导体宫崎工厂(日本宫崎县)，后道工序的生产基地为ROHM Integrated Systems (Thailand)Co., Ltd.(泰国)。如需样品或了解相关事宜，请联系AMEYA360或通过罗姆官网的“联系我们”垂询。　　<开发背景>　　近年来，为实现无碳社会，电动汽车的普及速度进一步加快。在电动汽车领域，为延长车辆的续航里程并提升充电速度，所采用的电池正在往更高电压等级加速推进，同时，提升OBC和DC-DC转换器输出功率的需求也日益凸显。另一方面，市场还要求这些应用实现小型化和轻量化，其核心是提高功率密度，同时亟需在影响功率密度提升的散热性能改善方面实现技术性突破。ROHM开发的HSDIP20解决了分立结构越来越难以应对的这一技术难题，有助于电动动力总成系统实现更高功率输出和更小体积。未来，ROHM将继续开发兼具小型化与高效化的SiC模块产品，同时致力于开发能够实现更小体积和更高可靠性的车载SiC IPM。　　<产品阵容>　　<应用示例>　　PFC和LLC转换器等电源转换电路也广泛应用于工业设备的一次侧电路中，因此HSDIP20还能为工业设备和消费电子等领域的应用产品小型化提供支持。　　◇车载设备　　车载充电器(OBC)、DC-DC转换器、电动压缩机等　　◇工业设备　　EV充电桩、V2X系统、AC伺服器、服务器电源、PV逆变器、功率调节器等　　<支持信息>　　ROHM拥有在公司内部进行电机测试的设备，可在应用层面提供强力支持。为了加快HSDIP20产品的评估和应用，ROHM还提供各种支持资源，其中包括从仿真到热设计的丰富解决方案，助力客户快速采用HSDIP20产品。另外，ROHM还提供双脉冲测试用和三相全桥用的两种评估套件，支持在接近实际电路条件的状态下进行评估。详细信息请联系AMEYA360或通过罗姆官网的“联系我们”垂询。　　<关于“EcoSiC™”品牌>　　EcoSiC™是采用了因性能优于硅(Si)而在功率元器件领域备受关注的碳化硅(SiC)的元器件品牌。从晶圆生产到制造工艺、封装和品质管理方法，ROHM一直在自主开发SiC产品升级所必需的技术。另外，ROHM在制造过程中采用的是一贯制生产体系，已经确立了SiC领域先进企业的地位。　[注] EcoSiC™是ROHM Co., Ltd.的商标或注册商标。　　<术语解说>　　*1)PFC(Power Factor Correction/功率因数校正)　　通过改善电源电路中的输入功率波形来提高功率因数的电路。使用PFC电路可使输入功率接近正弦波(功率因数=1)，从而提升功率转换效率。PFC电路一般是采用二极管进行整流，但OBC通常使用以MOSFET实现的有源桥式整流或无桥PFC。这是因为MOSFET的开关损耗更低，尤其是大功率PFC中，采用SiC MOSFET可以减少发热和功率损耗。　　*2)LLC转换器　　一种可实现高效率和低噪声功率转换的谐振型DC-DC转换器。其电路的基本结构是由两个电感(L)和一个电容(C)组成的，因此被称为LLC转换器。通过形成谐振电路，可大幅降低开关损耗，非常适合OBC、工业设备电源和服务器电源等追求高效率的应用场景。
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