Littelfuse P沟道功率MOSFETs介绍及其目标应用
LITTELFUSE P沟道功率MOSFETs，虽不及广泛使用的N沟道MOSFETs出名，在传统的应用范围也较有限，然而，随着低压（LV）应用需求的增加， P沟道功率MOSFET的应用范围得到拓展。高端侧（HS）应用P沟道的简易性使其对低压变换器（<120V）和非隔离的负载点更具吸引力。
因为无需电荷泵或额外的电压源，高端侧（HS）P沟道MOSFET易于驱动，具有设计简单、节省空间，零件数量少等特点，提升了成本效率。本文通过对N沟道和P沟道MOSFETs进行比较，介绍Littelfuse P沟道功率MOSFETs，探究其目标应用。
N沟道和P沟道功率MOSFET的比较分析
MOSFET截面图（如图1）表明N沟道和P沟道功率MOSFETs之间的差异。N沟道MOSFET需要栅极和源极（Vgs）间施加正电压才能导通，而P沟道MOSFET则需要负Vgs电压。两者的主要区别在于反向掺杂物质：P沟道MOSFETs依赖空穴为主要电荷载流子而产生空穴电流，而N沟道器件利用电子产生电子流。由于N沟道的电子迁移率大约是空穴的2~3倍，因此，在P沟道器件中移动空穴比在N沟道器件中移动电子，更具挑战性。这也是P沟道MOSFET具有更高通态电阻的原因。因此，对于和N沟道相同芯片尺寸的P沟道MOSFETs而言，实现相同的通态电阻（RDS(on)），是不太现实。
图1：N沟道和P沟道功率MOSFETs横截面及其符号标示
为实现与N沟道MOSFET相同的通态电阻RDS(on)，P沟道则需要2~3倍的晶圆尺寸，因此，在低导通损耗至关重要的大电流应用场景中，具有较低RDS(on)的大晶圆面积P沟道MOSFET并非理想选择。另外，虽然具有较大芯片尺寸P沟道器件提供了更好的热性能，但表现出更大的固有电容，从而导致更高的开关损耗。
当系统工作在高开关频率时，这一缺点显著影响了器件的开关损耗。在更关注导通损耗的低频应用中，若P沟道MOSFET与N沟道MOSFET的RDS(on)相匹配，则需要更大的芯片面积。相反，在高频应用中优先考虑开关损耗，P沟道MOSFET应该与N沟道对应的总栅极电荷一致，通常具有相似的芯片大小但额定电流较低。因此，选择合适的P沟道MOSFET需要仔细考虑器件的RDS(on)、栅极电荷（Qg）规格及热性能。
P沟道功率MOSFETs
Littelfuse经过验证的多系列工业级P沟道功率MOSFETs，具有多种优异特性：业界最高的P MOSFETs电压等级、最低的RDS(on)和Qg、高雪崩能量额定值、卓越的开关性能和优越的安全工作区域（SOA），在标准工业和独特隔离封装方面具有业界一流的性能。Littelfuse P沟道MOSFETs保留了类似N沟道MOSFETs的基本特性：高速开关、有效的栅极电压控制和良好的温度稳定性。
图2：Littelfuse提供的P沟道功率MOSFET产品组合
图2示出了Littelfuse P沟道功率MOSFET的关键指标。StandardP和PolarP™平面器件的额定电压值为-100V~-600V，额定电流为-2A~-170A。Polar P™提供了优化的单元结构，具有低通态电阻和改进的开关性能，而StandardP受益于更好的SOA性能。TrenchP采用了更紧密的沟槽栅极单元结构，提供极低的RDS(on)、低栅极电荷、快速体二极管和更快的开关频率，额定电压范围为-50V~-200V，额定电流为-10A~-210A。最新发布的IXTY2P50P0PA（-500V，-2A，4.2Ω）产品，是适用于汽车应用的首款车规级P沟道功率MOSFET。
P沟道功率MOSFETs应用
Littelfuse P沟道功率MOSFETs在工业和汽车驱动中有着广泛的应用，如电池、反极性保护、HS负载开关、DC-DC转换器、车载充电器和低压逆变器。
P沟道功率MOSFETs半桥应用
典型半桥（HB）应用中，N沟道MOSFETs通常应用于功率级电路。然而，N沟道HS开关需要自举电路产生栅极电压，参考于HS MOSFET源极电压的浮动电压或导通HS MOSFET的隔离电源，如图3a)所示。因此，在半桥高端使用N沟道器件是以增加栅极驱动设计的复杂性为代价。图3对比了使用互补MOSFETs和N沟道MOSFETs的电路。当P沟道MOSFET作为HS开关管（图3b)），极大简化了驱动器设计。这种结构去除了驱动HS开关管的电荷泵，且P沟道MOSFET可以轻松地通过简单的电平转移器被单片机控制。该电路不仅降低了设计难度，减少了器件数量，同时实现成本和空间的最优化利用。
图3：HB应用中简化了HS驱动，HS开关管由 a) N沟道MOSFET改变至 b) P沟道MOSFET
正负极反接保护
正负极反接保护作为系统的一种安全措施，防止电源反向连接造成潜在的火灾危险及损坏。图4a)为使用P沟道MOSFET实现的反接保护。电池正确连接时，体二极管工作直至MOSFET导通；当电池反接时，体二极管反向偏置，此时栅极和源极电位相同，P沟道MOSFET关断。P沟道MOSFET栅极电压受制于齐纳二极管钳位，当电压过高时进行保护。
图4：a) 反接保护和 b) 使用P沟道MOSFET作为负载开关
负载开关
负载开关将电压轨与特定负载接通或关断，为系统管理电源提供一种经济而简单的方法。图4b)为使用P沟道功率MOSFET作为负载开关的电路。该电路通过逻辑使能（EN）信号驱动Q1（NMOSFET）来控制PMOSFET。当EN为低时，Q1关闭，P MOSFET栅极被拉至VBAT。相反，当EN为高时，Q1导通，P MOSFET栅极接地，负载开关导通。如果VBAT高于PMOSFET的阈值电压，则EN为高时导通，消除了对NMOSFET所必需的额外电压源来偏置栅极的需要。同时串联电阻以限制电路中的电流，并联齐纳二极管来钳位栅极电压。
DC-DC转换器
低功率DC-DC转换器中，图5a)所示的同步降压转换器使用PMOSFET器件作为HS开关管，该设计简化了电路，节省了空间，取消了外部栅极驱动电路，同时减少了材料清单（BOM），提高了效率。相同地，在同步升压转换器中，P沟道MOSFET器件可以作为输出同步整流器取代二极管，如图5b)所示。受益于P沟道MOSFET改进的FoM（FoM = RDS(on)* Qg），转换器效率得到了提高。
图5：使用互补MOSFETs的低功率 a) 同步降压转换器和 b) 同步升压转换器
结束语
随着现代低压应用的发展，Littelfuse P沟道功率MOSFET满足了当今电力电子不断发展所需的通用功能。Littelfuse P沟道MOSFETs的广泛应用，为工业和汽车应用设计工程师提供了更简单、更可靠和优化的电路设计。为了实现特定应用的最佳性能，设计工程师需要在选择P沟道功率MOSFET时在RDS(on)和Qg之间做出权衡。
参考：Littelfuse提供的P沟道MOSFETs（https://www.littelfuse.com/products/power-semiconductors/discrete-MOSFETs/p-channel.aspx）和栅极驱动器（https://www.littelfuse.com/products/integrated-circuits/gate-driver-ics.aspx）。
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Littelfuse（力特）功率半导体和IC选型指南
描述- This selection guide offers a comprehensive look at the breadth and depth of the IXYS: A Littelfuse Technology power semiconductor and control IC portfolio. From milliwatt to gigawatt system solutions and everything in between, Littelfuse has got the devices that meet your needs.
型号- IXTR20P50P,IXFX 180N10,IXXH80N65B4H1,IXFA14N60P,IXTA8N65X2,IXFH16N60P3,DSP8-12A,IXTH440N055T2,DSS16-01AS,IXFK48N60Q3,DSEP...,IXFN360N15T2,MIXG240RF1200PTED,IXYH24N90C3,IXFB210N30P3,IXFP12N65X2,DSP8-12S,IXTP08N50D2,IXTY32P05T,MUBW50-17T8,IXFK160N30T,IXFH50N60P3,IXFT96N20P,DPG30P300PJ,LSIC2SD065E40CCA,X014A,IXTT500N04T2,IXTH1N170DHV,IXYH30N170C,DSEP30-06BR,IXEL40N400,IXTP6N100D2,IXFH170N10P,IXFR16N120P,MBR10200CT,DSEI2X30-06C,IXTQ64N25P,IXTP16N50P,DSA20C200PB,DST2045AX,IXTX240N075L2,IXTA76N25T,IXTQ22N50P,IXFT14N80P,IXTY44N10T,IXFP12N65X2M,IXYP8N90C3,DSB60C30PB,DSEP2X91-03A,IXBOD 2-17RD,S802XSX,IXTT52N30P,DSA70C100HB,CMA30E1600PB,IXTA3N100P,IXFR64N50Q3,IXTA70N075T2,IXTX32P60P,IXTX600N04T2,IXTA100N04T2,CMA30E1600PN,CLA5E1200PZ,DST1045S,DMA10P1200HR,IXGH12N120A3,IXTX4N300P3HV,IXTH04N300P3HV,IXFK44N50P,IXTP44P15T,IXXN200N65A4,IXFH96N15P,IXFP4N100P,IXTP120P065T,IXFH86N30T,IXTP3N100P,IXTH20P50P,FMD15-06KC5,IXFX78N50P3,IXBOD 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1-32RD,DCG20B650LB,IXTA4N150HV,IXFK140N25T,IXTP76N25T,DSP8-12AS,IXFN44N80P,IXFN80N60P3,IXTA44P15T,DHG40B1200LB,IXFY36N20X3,IXYA12N250CHV,IXFH15N100Q3,IXFQ28N60P3,IXFH44N50Q3,IXTX170P10P,IXTA2R4N120P,IXTA1R6N100D2,IXA30IF1200HR,IXCK36N250,IXTP70N075T2,DPG30IM400PC,IXTQ60N20T,IXTX5N250,IXBH10N300,DHG30I600PA,FMM75-01F,IXTA08N100P,IXTP34N65X2,IXFN82N60Q3,MMIX1F44N100Q3,DSTF4045C,IXFH88N30P,DSTF30120CR,DMA120B800LB,IXXK200N65B4,DSTF40100C,IXFN80N50P,DST5100S-A,IXTQ36P15P,IXTP8N70X2,IXTT30N50L2,DLA20IM800PC,IXYT25N250CHV,DMA...P...,DSS10-01A,IXTH3N200P3HV,IXFP10N60P,IXTY4N70X2,DSA30C45PC,IXTT120N15P,IXBOD 2-26RD,IXTQ88N30P,DSA30C45PB,DNA120E2200KO,IXFT40N85XHV,IXFP72N30X3M,DSA60C45HB,DSSK70-0015B,IXTA120P065T,DSEC60-06B,IXTH16N50D2,DSEC60-06A,IXXH50N60C3,IXFK78N50P3,MMIX1T132N50P3,IXFH102N15T,MBRB1060CT,IXXK160N65B4,IXFZ520N075T2,IXTN120P20T,IXFB300N10P,IXTR90P10P,IXBK64N250,IXTK90N25L2,IXTP1N100P,DSS10-006A,MIXA40WB1200TED,DSA15IM45IB,IXYH50N120C3,CLA100E1200HB,IXTP170N13X4,IXTU8N70X2,IXXK160N65C4,IXFH15N100P,IXFP44N25X3,IXXH75N60B3,IXTT16N20D2,IXYF30N400V1,IXFK420N10T,DSTF60100C,DSEI2X61-12P,MMIX1T600N04T2,DSEI2X61-12B,DSA120X200LB,DSSK70-008A,IXBF32N300,CPC3902,CLA100E1200KB,IXTY2N100P,DSSK80-0045B,DSA80C45HB,IXTT30N60P,IXTQ82N25P,DSEP6-06AS,DHG60I1200HA,IXFK80N50P,IXFN38N100P,DMA10P1200UZ,IXXH75N60C3,IXTA24N65X2,CPC3909,DS...I...NA,X016C,IXFK360N15T2,IXTH58N25L2,IXFQ10N80P,DMA30IM1600PZ,IXYX40N250CHV,MIXA150W1200TEH,IXYF16N250CV,IXTH1N200P3,IXTT90P10P,IXTP170N075T2,IXFH26N50P3,IXXH30N60B3D1,IXYN100N120B3H1,IXXH50N60B3,DPG30I300PA,IXFR48N60P,MKE 38RK600DFELB,IXFP20N50P3,MIXA...O...,CLA40MT1200NPZ,DPF60C200HB,IXBOD2-30R,IXYX120N120C3,DPG15I200PA,DSEP6-06BS,IXTH120N20X4,IXA12IF1200PB,IXTH02N250,IXFT120N25T,IXFK24N80P,DSS25-0025B,IXGP20N120A3,IXFK150N15P,DSTF30120C,ITF40PF1200DHGTLB,LSIC1MO120T0080,IXFX44N80Q3,IXFP26N30X3,DHG100X650NA,CLA100E1200TZ,IXFQ80N25X3,IXFN320N17T2,IXA40IF1200HR,IXYH55N120A4,IXTN30N100L,IXFT150N20T,IXTH62N65X2,IXTB30N100L,DSEP 2X...1-...,IXFH52N30P,IXFN26N120P,DSA15IM45UC,IXTJ6N150,IXYP15N65C3,DSEI12-06AS,MBRF10200CT,IXFK520N075T2,IXTH64N10L2,IXXK300N60C3,IXTT140N10P,IXFH26N60P,DSA30C150HB,DSSK50-01A,IXFK140N20P,IXFK230N20T,IXFX64N60P3,IXFB132N50P3,DMA50I1200HA,IXBOD2-42RD,IXTT82N25P,IXFR24N90P,IXFH72N30X3,MMIX1H60N150V1,IXFK64N50P,IXTT80N20L,IXTH44P15T,IXTY18P10T,DST20100C,IXYX120N120B3,IXFN140N25T,IXTH12N65X2,DSSK20-0045B,IXFH14N60P3,IXFN52N100X,IXBT32N300HV,IXTH3N150,IXYH55N120C4,IXFH120N25T,IXXK300N60B3,IXFX64N60Q3,IXFK120N30P3,IXFK80N60P3,DSEI20-12A,DSEI30-06A,DCG10P1200HR,IXYF20N400C,IXTH50N25T,DSI30-08A,DSA120X150LB,DSEI19-06AS,IXYL60N450,DPF60C200HJ,DSSK70-003B,MCL10P1200LB,SXX40X,IXGT32N100A3,IXBOD 1-23RD,DSSK28-0045BS,CS30-16IO1,IXBN75N170,MBRF20200CTR,IXFR32N100Q3,IXTH180N10T,MTC120WX55GD,IXXN200N60C3H1,IXGT25N250,IXFH18N65X2,IXGX82N120A3,DSA60C45PB,IXBOD 2-22RD,IXFH120N20P,DSEP30-06B,DSEP30-06A,IXXP12N65B4,IXTQ26N50P,IXTH10N100D2,IXTT88N30P,IXTX400N15X4,CPC3960,MIXG240W1200TEH,IXBOD2-34R,MMIX1X340N65B4,IXYN110N120B4H1,IXGF32N170,IXFP30N25X3,DSI45-16AR,IXTA8N70X2,W0508SA040,MMIX1F520N075T2,IXYN300N65A3,IXFN40N110P,IXTA90N055T2,DPG60I300HA,MIXA225PF1200TSF,IXTH48P20P,IXFY8N65X2,IXFH22N65X2,IXYH40N65B3D1,IXTP1R4N120P,IXBOD2-33R,IXTT64N25P,IXFN210N30X3,IXBOD2-32R,IXFP60N25X3M,DPG10I200PA,SXX0
EASii IC 集成电路产品选型指南
描述- X-REL Semiconductor, a division of EASii IC, designs innovative High-Reliability & High-Temperature Integrated Circuits and systems for a wide range of application fields. Products are made to reliably perform for years while ensuring the reduction of the overall system costs all along the product lifecycle.
型号- XTR30018-,XTR1N0450-,XER2N0525,XTR60012-,XER2N0525-,XTR70022C-,XTR2601X,XTR65X FAMILY,XTR431,XTR75035-,XTR70022K-,XTR40010-,XTR25411-,XTR2N0307-,XTR2N0525-,XTR75011-,XTR30011-S,XTR20412A,XTR20412B,XTR30010-,XTR1N0815,XTR30021,XTR2N0807,XTR1N0415,XTR50011-,XTR5417X,XTR5001X FAMILY,XTR7503X,XTR50012,XTR70022B-,XTR2N0425,XTR50015,XTR SERIES,XTR30017-,XTR50014,XTR2N0825,XTR2N0307,XTR541G74-,XTRNNNNNP,XTR70022J-,XTR2N03XX,XTR2N0807-,XTR2041X,XTR1N04XX,XTR655,XTR70011-,XTR40011-,XTR1K1210-,XTR30021-,XTR7501X FAMILY,XTR3001X FAMILY,XTR7002X FAMILY,XTR2081X,XTR1N08XX,XTR2N0350-,XTR54175-,XTR7503X FAMILY,XTR30016-,XTR70022A-,XTR70022I-,XTR2N0350,XTR2081X FAMILY,XTR6001X FAMILY,XER30019-,XTR40012-,XTR20811-,XTR70022R-,XTR2N0325-,XTR4001X,XTR54175,XTR2N0450-,XTR50011,XTR2N0525,XTR30015-,XTR2602X,XTR2N08XX,XTR6001X,XTR70022H-,XTR1K1210,XTR2N04XX,XTR75014-,XTR70022Q-,XTR1N0815-,XTR2N0825-,XTR70025-,XTR655-,XTR75030-,XTR50010-,XTR3002X FAMILY,XTR7001X FAMILY,XTR30014-,XTR541G74,XTR70022G-,XTR1N0850-,XTR2N0450,XTR20412B-,XTR25020,XTR25011-,XTR75015-,XTR2N0850,XTR70022P-,XTR26020-,XTR75031-,XTR1N0850,XTR54000 FAMILY,XTR70020-,XTR54170-,XTR1N0450,XTR70022F-,XTR431-,XTR20412A-,XTR2N05XX,XTR25010-,XTR70022N-,XTR70022O-,XTR26021-,XTR70015-,XER30019,XTR541G7X,XTR3001X,XTR2502X,XTR2541X FAMILY,XTR70022E-,XTR2N0550,XTR650-,XTR25021-,XTR70022M-,XTR70010-,XTR,XTR7002X,XTR2541X,XTR2N0850-,XTR2N0X07,XTR7501X,XTR2N0325,XTR70022D-,XTR60011-,XTR3002X,XTR2501X,XTR5001X,XTRNNNNN,XTR651-,XTR1N0415-,XTR20411A-,XTR70022L-,XTR70021-,XTR75010-,XTR20812,XTR5417X FAMILY,XTR65X,XTR20811,XTR75034-,XTR7001X,XTR2N0425-,XTR20412,XTR20411,XTR54000,XTR50014-,XTR30011-,XTR2N0550-,XTR54000-
【产品】TO-251-SL封装的-30V P沟道沟槽型MOSFET TTE05P03AT，总栅极电荷典型为30nC
TTE05P03AT是无锡紫光微推出的漏源电压为-30V的P沟道沟槽型MOSFET，该产品采用了沟道功率MOSFET技术，具有低导通电阻和低栅极电荷的特点，针对快速切换应用进行了优化，主要应用于负载开关和电池开关应用。
新产品 发布时间 : 2019-10-14
【产品】N/P沟道功率MOSFET DI045N03PT和DI035P04PT，采用QFN3x3小型封装，可节省空间
Diotec推出DI045N03PT型N沟道功率MOSFET和DI035P04PT型P沟道功率MOSFET，采用QFN3x3小型封装，具有高速开关特性和低栅极电荷，可用于电源管理单元，电池供电的设备和负载开关，极性保护等领域。
新产品 发布时间 : 2020-11-03
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现货市场
服务
可根据用户的MOSFET管进行参数检测出具报告，静态参数最大电压:7500V、检测最大电流6000A；动态参数最大电压:3300V、检测最大电流:4500A。该测试标准满足GB、IEC及行业标准等，具备可靠性评估及老化实验能力。
实验室地址： 西安 提交需求>
可定制波导隔离器频率覆盖5.5GHz~110GHz，插损损低至0.25dB、隔离度、正向方向功率、封装尺寸参数。
最小起订量： 1pcs 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
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