上海雷卯:怎样选择合适的MOSFET

Release time:2024-09-30
author:AMEYA360
source:上海雷卯
reading:1131

  一、确定应用需求

  1、电路类型

  - 开关电路:如果应用于开关电路,如电源开关、电机驱动等,需要关注 MOSFET 的开关速度、导通电阻和栅极电荷等参数。快速的开关速度可以减少开关损耗,提高效率;低导通电阻能降低导通时的能量损耗;而低栅极电荷则有助于加快开关转换过程。

上海雷卯:怎样选择合适的MOSFET

  - 放大电路:用于放大电路时,要重点考虑 MOSFET 的线性度、增益和噪声等特性。具有良好线性度和高增益的 MOSFET 能够保证信号的准确放大,低噪声则可以减少对信号的干扰。

  2. 工作电压和电流

  - 工作电压:确定电路的工作电压范围,选择的 MOSFET 额定电压应大于等于电路的最大工作电压,并留有一定的余量(建议至少 1.5 倍余量),以确保在电压波动或瞬态电压情况下 MOSFET 能够正常工作。

  - 工作电流:根据负载的电流需求,选择能够承受相应电流的 MOSFET。注意查看 MOSFET 的额定电流(连续电流)和最大漏极脉冲电流等参数,额定电流应满足负载在正常工作状态下的电流需求,而最大漏极脉冲电流则要考虑在瞬态或脉冲电流情况下的承受能力。

  3. 工作温度

  了解应用环境的温度范围,确保所选 MOSFET 的工作温度范围能够覆盖该范围。如果工作环境温度较高,需要关注 MOSFET 的热阻、结温等参数,选择热阻较小、结温较高的器件,以保证在高温环境下的可靠性。

  二、选择MOSFET类型(P沟道或N沟道)

  - P 沟道 MOSFET:P 沟道 MOSFET 的栅极电压为负时导通,适用于源极接电源正极的电路。在一些需要低电压控制或逻辑电平转换的场合比较适用,例如电池供电的设备中,可用于防反接保护电路。其优点是在电路设计上可以简化驱动电路,但缺点是导通电阻相对较大,电流驱动能力相对较弱。

上海雷卯:怎样选择合适的MOSFET

  - N 沟道 MOSFET:N 沟道 MOSFET 的栅极电压为正时导通,通常用于源极接地的电路。具有较低的导通电阻和较高的电流驱动能力,适用于对功率要求较高、需要大电流输出的场合,如功率放大器、电源转换电路等。但其驱动电路相对复杂,需要较高的栅极电压来控制导通。

  三、关注关键参数

  -导通电阻(Rds(on)):导通电阻越低,MOSFET 在导通状态下的能量损耗越小,效率越高。对于对效率要求较高或工作电流较大的应用,应选择导通电阻较小的 MOSFET。但导通电阻较低的器件价格可能相对较高,需要在性能和成本之间进行权衡。

  - 栅极电荷(Qg):栅极电荷决定了 MOSFET 的开关速度和驱动电路的功耗。栅极电荷越小,开关速度越快,驱动电路的功耗越低。在高频开关应用中,应选择栅极电荷较小的 MOSFET 以提高系统的效率和性能。

  - 漏源击穿电压(V(BR)DSS):漏源击穿电压是 MOSFET 能够承受的最大漏源电压,选择时应确保该参数大于电路中的最大电压应力,以防止器件击穿损坏。

  - 热阻(Rθ):热阻反映了 MOSFET 散热的能力,热阻越小,器件在工作时产生的热量越容易散发出去,结温越低,可靠性越高。在高功率应用或散热条件较差的环境中,应选择热阻较小的 MOSFET,热阻的具体参数可以参考另外一篇

  《MOSFET器件参数:TJ、TA、TC到底讲啥》。

  四、封装选择

  - 封装类型:上海雷卯提供多种封装类型的 MOSFET,如 SOT-23、SOP-8、DFN 等。不同的封装类型具有不同的尺寸、引脚排列和散热性能。例如,

  SOT-23 封装体积小,适用于空间受限的应用;

  SOP-8 封装引脚较多,可提供更好的电气连接和散热性能;

  DFN 封装具有较低的寄生电感和电容,适合高频应用。

上海雷卯:怎样选择合适的MOSFET

  - 封装质量:检查封装的质量和可靠性,确保引脚焊接牢固,封装材料能够承受高温和机械应力。良好的封装可以保证 MOSFET 在长期使用过程中的稳定性和可靠性。

  五. 参考数据手册和应用案例

  - 数据手册:仔细阅读上海雷卯 MOSFET 的数据手册,了解器件的详细参数、性能曲线、工作条件和应用注意事项等信息。数据手册是选型的重要依据,能够帮助您准确地选择适合的 MOSFET。

  - 应用案例:参考上海雷卯提供的应用案例或其他客户的成功经验,了解不同型号的 MOSFET 在类似应用中的表现和可靠性。这可以为您的选型提供参考,避免在实际应用中出现问题。

  六 、应用案例分享

  1. LM3D40P02

  - 特点:这是一款 P 沟道沟槽技术的 MOSFET,专为电子烟等小型设备优化设计。具有低阈值电压(Vgs(th)=-0.65V(type)),可使设备快速启动;强大的电流承载能力(Id=-40A),能在高负载条件下稳定工作;较低的导通电阻(Rds(on)=5mΩ),能有效减少能量损耗,延长电池续航;低门极电荷(Qg=38nc),加快了开关速度,提高了整体效率;采用 DFN3.3*3.3 的紧凑型封装,易于集成到小型设备中。

  - 应用场景:非常适合电子烟、小型智能设备等对空间和功耗有较高要求的应用场景。

  2. LM8S16P03

  - 特点:属于 PMOS 类型的 MOSFET。漏源电压(Vdss)为-30V,漏极电流(Id)为-16A,漏源导通电阻(Rdson)为 6.5mΩ,栅源电压(Vgs)为±20V,栅极电荷(Qg)为 62.5。工作温度范围为-55℃~150℃,可适应较为恶劣的工作环境。

  - 应用场景:适用于新能源、家用电器、3C 数码、汽车电子、测量仪器、智能家居等多种领域。

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上海雷卯电子:这两种TVS有啥不同?
  当我们查看TVS二极管的规格书 ,常会看到有以下两种种引脚功能标识图:  对于初学者,看到感到疑惑,他们一样吗?他们有啥区别?为啥有的两个尖头往外 ,阳极连在一起,有的两个尖头往里,阴极连在一起?一连三问。EMC小哥根据自己经验略作分析。  使用这两种图的规格书上都有标注 bidirectional ESD protection diode。因此可以确定这两种的功能是一样的,都是双向保护二极管。  图1在国外品牌规格书上看到的比较多,比如Nexperia(安世), Littelfuse(美国力特),VISHAY(威世)等等,图2 国内品牌使用比较多,比如上海雷卯。  我们看两种TVS二极管在电路中的应用:参看图3,图4。  先看上图3: 静电过来后首先反向击穿通过D1连接1脚的二极管,然后再正向通过D1的下方连接2脚二极管,(减去大约0.7V ),最后导入到地。  图4静电过来后首先正向通过D2的上方连接1脚二极管(减去大约0.7V ),然后反向击穿通过D2连接2脚的二极管,最后导入到地。所以,静电进来后两种TVS二极管都是要经过一次反向击穿和正向导通电压才导入到地,所以从电气性能上分析这两种实现的功能是一样的,从应用上是没有区别的。  那他们本质上有区别吗?我们知道二极管是有PN结组成,如图5,电流从P极进去,N极出来,正向导通, 硅管的管压降VF为0.7V。  对于TVS二级管,因为是反向击穿起保护作用,所以是从N极流入P极,P极到N极是正向导通。  那么上面图1,图2两种TVS二极管功能图内部结构可以近似如下图表示:  这就是这两种二极管内部叠层结构不同。  因此,从电气特性角度分析,图1和图2所示均为双向TVS二极管,应用上没有区别,仅内部结构存在差异。对工程师而言,只要器件规格书中的参数相近,所实现的功能一致,二者便具备替代性。  上海雷卯电子(Leiditech)凭借多年技术积累,其国产ESD/TVS器件可兼容替代NXP、SEMTECH、LITTELFUSE、ON、VISHAY、TI等多款国外品牌产品。公司提供包括USB接口、汽车电子、工业控制等领域的电路保护方案,并备有详细替代型号列表供参考。雷卯产品支持样品申请,助力客户实现供应链优化与国产化替代。  Leiditech雷卯电子致力于成为电磁兼容解决方案和元器件供应领导品牌,供应ESD,TVS,TSS,GDT,MOV,MOSFET,Zener,电感等产品。雷卯拥有一支经验丰富的研发团队,能够根据客户需求提供个性化定制服务,为客户提供最优质的解决方案。
2025-09-19 15:45 reading:329
上海雷卯:长距离POE供电模块静电浪涌防护方案
  上海雷卯 EMC 小哥以海康威视摄像机内置 POE 供电模块(以下简称 “海康 POE 模块”)为研究对象,结合模块拆解图深入分析现有防护基础,针对性提出适配长距离场景的静电浪涌防护方案,聚焦户外安防监控、工业远程监控等场景的核心痛点,确保 POE 模块 “供电+数据传输” 双重功能稳定可靠。  一、长距离 POE 应用场景风险与防护标准  在户外道路沿线、园区周界及工业工厂车间、矿山井下等长距离 POE 应用中,网线易受三重威胁:一是雷雨天气引发的雷击电磁感应,浪涌能量沿网线叠加传输;二是工业设备启停产生的瞬态干扰,形成高频电压尖峰;三是超 100 米长距离网线的分布电容、电感进一步放大冲击。这些威胁轻则导致 POE 模块供电中断、数据丢包,重则击穿 DC-DC 转换器、PHY 芯片,损毁后端摄像机。  基于此,上海雷卯明确防护需满足两大国际标准:  IEC61000-4-2(静电放电抗扰度):达等级 4 要求,输入端口接触放电、空气放电均达 30kV,输出端口接触放电 8kV、空气放电 15kV;  IEC61000-4-5(浪涌抗扰度):应对 10/700μs、40Ω、6kV、±5 次浪涌冲击,适配长距离场景的能量叠加特性;1.2/50μs 波形(适用于 100-300 米场景)的标准阻抗为 2Ω(电源端口)或 12Ω(通信端口)、±6kV、±5 次。  二、海康 POE 模块接口分级防护方案(雷卯优化)  通过拆解海康POE 模块可见,其防护核心集中在输入、输出两大端口,雷卯 EMC 小哥在此基础上强化 “分级拦截” 逻辑,融入雷卯自研防护器件与策略:  01 输入端口:雷卯三级防护拦截 前端浪涌  输入端口是浪涌侵入首要路径,采用“泄放-钳位-精准防护” 三级策略,核心器件与部署要求如下:  第一级:大电流泄放(变压器前端)  雷卯选用 GDT(气体放电管 3R090-5S)与 MOV(压敏电阻 14D821KJ)串联,快速泄放雷击等大能量浪涌(如 6kV 浪涌下可泄放 60% 以上能量)。  部署注意:户外场景需确保 GDT 接地端与设备接地极路径≤5cm,减少泄放损耗。  第二级:共模 / 差模钳位(变压器抽头处)  搭配 MB6S 整流桥实现 POE 供电极性转换,并联 3 颗 TVS 二极管(LM1K58CC、SMBJ58CA×2 雷卯选型),分别针对共模与差模浪涌进行钳位过电压;同时集成 Bob Smith 终端电路,兼顾浪涌防护与以太网差分信号完整性,降低信号反射损耗。  第三级:后端精准防护(变压器后端)  采用 4 颗雷卯GBLC03C 瞬态抑制二极管,针对 PHY 芯片等低压器件进行 3.3V 精准钳位,响应时间<1ns,弥补前两级防护疏漏,避免低压电路击穿和数据丢包。  02 输出端口:稳定负载与尖峰吸收  输出端口直接连接 12V 摄像机,雷卯EMC 小哥重点优化 “防倒灌 + 尖峰抑制” 能力:  雷卯采用SS210LA 肖特基二极管(100V/2A)防倒灌,确保 12V 输出方向正确,减少长距离供电损耗,同时规避施工阶段的电路倒灌风险;  并联SMBJ15CA型TVS 二极管,可有效钳制因负载波动(如摄像机红外灯启停瞬间)引发的电压尖峰,保护后端设备。  三、浪涌波形适配与 PCB 布局关键要求  01 浪涌波形与场景匹配  雷卯 EMC 小哥指出,长距离 POE 场景需根据网线长度选择对应浪涌测试波形,避免防护错配:  10/700μs 波形:适用于超 300 米户外对称线路,模拟长距离传输中雷击感应的叠加浪涌能量;  1.2/50μs 波形:适用于 100-300 米户外线或工业内线,是多数 POE 设备的主流测试波形。  02 PCB 布局:留足安全余量,避免防护失效  PCB 布局直接影响浪涌泄放与隔离效果,需严格遵循以下要求:  1.间距要求:外层铜迹间距≥6mm,内层≥3mm;垂直层间偏移 1mm,保留 3kV 隔离余量,防止层间击穿;  2.铜箔与迹线:雷卯推荐采用 1oz 铜箔,迹线宽度≥0.3mm(0.13mm 细迹线易在 GR-1089-CORE 测试中熔断);GDT/MOV 接地迹线≥2mm,降低泄放阻抗;  3.接地与屏蔽:STP 网线屏蔽层两端接地(接地电阻≤4Ω);GDT/MOV 用独立接地线(线径≥1.5mm²),避免多器件共用接地导致浪涌串扰;  Leiditech 雷卯电子致力于成为电磁兼容解决方案和元器件供应领导品牌,供应 ESD(如 GBLC03C)、TVS、TSS、GDT(如 3R090-5S)、MOV、MOSFET、Zener、电感等产品。雷卯拥有经验丰富的研发团队,可根据不同应用场景(户外 / 室内、PoE / 非 PoE)提供个性化防护方案,为千兆设备接口安全保驾护航。
2025-09-12 11:54 reading:330
上海雷卯千兆以太网防护:三步搞定电涌威胁
  雷电、设备插拔、环境静电、电机启动等场景中,可通过网线损坏交换机、摄像头等设备,其中ESD(静电放电,含电缆放电事件 CDE)因发生场景高频、直接作用核心元器件,需在防护设计中重点关注。本文上海雷卯 EMC 小哥围绕以太网接口核心威胁,提供三层防护方案,助力千兆设备实现 “电涌 + 静电可靠防护”。  一、 以太网接口面临的三类威胁  以太网接口在运行中易受多种电磁干扰影响,不同干扰的触发场景、危害形式存在差异,需针对性设防:  1.ESD(静电放电,含 CDE 电缆放电事件)  触发场景:日常设备插拔、人员接触、环境干燥时的静电释放,以及插拔带电网线时的 CDE,后者是静电瞬间集中释放的典型形式。  危害特点:峰值电流可达数十安,直接作用于 PHY 芯片输入级,是导致 PHY 芯片损坏的主要诱因之一;因设备操作、环境变化均可能引发,这类干扰的发生频率显著高于其他类型。  防护标准:依据 IEC 61000-4-2 标准,户外及工业环境设备需满足 Level 4(±15kV 空气放电、±8kV 接触放电)要求,以应对各类静电场景。  2.浪涌(Surge)  触发场景:主要由雷击感应或电力系统故障引发,电压可达数千伏,能量密度高但发生概率较低。  防护标准:按 IEC 61000-4-5 标准,户外设备需抵御 4kV 电压波(1.2/50μs)、2kA 电流波(8/20μs)的冲击,避免强能量损坏接口电路。  3. EFT(电快速瞬变脉冲群)  触发场景:电机、继电器等设备开关动作时产生,频率范围 5kHz-100kHz,主要干扰信号传输稳定性,直接损坏设备的概率较低。  防护标准:IEC 61000-4-4 标准规定,户外设备需按 4 级(±4kV)设防,保障信号传输不受高频脉冲干扰。  二、雷卯核心方案:三层协同防护  典型的以太网接口应包含隔离变压器(满足 IEEE 802.3 标准,隔离耐压1500VRMS,集成共模扼流圈)和Bob smith终端(75Ω 电阻+1000pF高压电容,降低共模辐射),再遵循 “分级泄放能量 + 精准钳位干扰” 逻辑,构建三层防护体系:  1. 接口层泄放:优先吸收共模大能量  雷卯采用低电容 GDT(气体放电管,型号 3R090-5S) 作为第一级防护,重点泄放 80% 的共模电流:  响应速度<100ns,通流能力达 5KA,可快速吸收雷击等引发的共模能量,避免后续防护组件过载,为核心芯片防护奠定基础。  2. 变压器层衰减:降低干扰能量强度  利用隔离变压器的隔离特性,结合 Bob-Smith 终端优化共模阻抗:  变压器对 ESD、浪涌能量的衰减率超 60%,可将静电峰值电流从 “数十安” 降至 “数安级”,大幅减轻后续钳位环节的防护压力,同时减少干扰对信号传输的影响。  3. 芯片层钳位:精准守护 PHY 芯片  这是抵御 ESD 与差模浪涌的关键环节,采用雷卯GBLC03C 低电容 ESD 二极管:  电容值<0.3pF,完全适配千兆以太网信号传输需求,避免信号衰减或误码;  可精准钳位差模方向的 ESD(含 CDE 残余电流)与浪涌能量,将 PHY 芯片端瞬态电压控制在安全范围,满足 IEC 61000-4-2 Level 4(±30kV)、IEC 61000-4-5(4kV)等严苛标准。  三、设计避坑指南  接口防护失效常与设计细节偏差相关,尤其在 ESD 防护环节,上海雷卯建议需规避以下误区:  ESD 布局误区:位置与连接方式决定防护效果  错误做法:将 ESD 二极管置于变压器前的 RJ45 接口处,采用 “信号线对地” 连接.  问题:变压器 1500VRMS 的隔离特性会阻碍静电共模能量泄放,还可能引发 “共模→差模” 瞬态转换,导致静电直接冲击 PHY 芯片。  雷卯EMC小哥建议的正确策略是:将 ESD 二极管跨接在变压器 PHY 侧的差分信号对之间。  原理:借助变压器已衰减的静电能量,配合 ESD 二极管<1ns 的快速响应,可直接抑制差模方向的 ESD 瞬态,大幅提升防护效率。  GDT 使用误区:按需配置,避免冗余或不足  严苛环境(户外 / 工业):需搭配低电容 GDT(如 3R090-5S)作为第一级,但需确保与后级 GBLC03C ESD 的协同 ——GDT 泄放共模后,ESD 专注钳位差模,避免两者 “能量冲突” 影响防护效果。  普通环境(室内办公):无需额外添加 GDT,仅通过 “变压器衰减 + PHY 侧 ESD” 即可应对日常静电场景,盲目增加 GDT 反而可能引入信号干扰。  防护能力误区:不可仅依赖 PHY 内置 ESD  错误认知:认为 PHY 芯片自带 ESD 防护,无需外置组件。  实际局限:PHY 内置 ESD 仅能应对 ±8kV 以下的轻微静电,完全无法抵御 CDE(能量超过内置防护上限)及 PoE 插拔瞬态,必须外置 GBLC03C (±30kV)等专用 ESD,才能实现可靠防护。  工程师需通过厘清各类干扰的防护逻辑、避开设计误区,可在保障千兆以太网信号质量的同时,显著提升接口对静电与电涌的抗扰度,降低设备故障率。
2025-09-03 14:13 reading:400
上海雷卯:二极管半导体器件的应用和参数对比
  二极管种类区别  按操作特性进行比较:  器件结构说明对比:  肖特基二极管由金属与半导体结结形成。在电气方面,它由多数载波进行,具有较低的电流泄漏和正向偏置电压(VF)的快速响应。肖特基二极管广泛应用于高频电路中。  齐纳二极管由掺杂的P-N半导体结组成。有两种物理效应可以称为泽纳状态(泽纳效应和阿瓦兰奇效应)。当对P-N结施加低反向电压时,由于量子效应而传导,将发生泽纳效应。当大于 5.5 伏特电压反向施加到 PN 结时,产生电子孔对与晶格碰撞时,就会产生 Avalanche 效应。基于齐纳效应的齐纳二极管在电子电路中被广泛用作电压参考源。  TVS二极管由专门设计的 P-N 半导体结组成,用于浪涌保护。PN 结通常涂覆,以防止在非传导状态期间过早发生电压电弧。当发生瞬态电压事件时,TVS 二极管会使用 Avalanche 效应进行夹紧瞬态电压。TVS二极管广泛应用于电信、通用电子和数字消费市场,用于闪电、ESD和其他电压瞬态保护。  ESD代表TVS硅保护阵列。它是一系列集成的 PN 结、SSC 或其他硅保护结构,封装在多引脚结构中。ESD可用作电信、通用电子产品和数字消费市场的 ESD、闪电和 EFT 保护的集成解决方案,这些市场存在多个保护机会。例如,它可用于 HDMI、USB 和以太网端口 ESD 保护。
2025-08-19 16:44 reading:501
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