浅谈超级结MOSFET的效率改善和小型化

－ 您已经介绍过BM2Pxxx系列对高效率、低功耗、低待机功耗、小型这4个课题的贡献，多次提到“因为内置超级结MOSFET，……”。接下来请您介绍一下超级结MOSFET（以下简称“SJ MOSFET”）。
首先，重新整理一下SJ MOSFET做出贡献的课题。

第一个是效率改善，第二个是小型化

－ 那么先从效率开始谈。为什么使用SJ-MOSFET可以改善效率？

先稍微介绍一下SJ MOSFET。传统型号的MOSFET是平面结构，而SJ MOSFET仅仅是结构不同。当然，还有杂质浓度等细小差异。SJ MOSFET因结构不同，导通电阻RDS(ON)(ON)与栅极电荷量Qg显著降低。

SJ MOSFET本身其他公司也有生产，但是ROHM在推进独自开发。此次内置的SJ MOSFET不仅实现了650V的高耐压，还实现了低导通电阻与低栅极电荷，开关速度也非常快。这将大大改善开关即MOSFET的导通损耗与开关损耗。这两方面的损耗少与效率改善密切相关。另外，损耗少的话，发热就会少，因此也与可使用的IC封装种类和尺寸等息息相关。

－ 这涉及到第二个课题小型化对吧。

进一步讲，一般MOSFET的导通电阻很大程度地依赖于元件尺寸。这一点平面MOSFET和SJ MOSFET一样。也就是说，要想降低导通电阻，只要增加元件尺寸就可以。话虽如此，然而增大尺寸在如今的背景下却不是可行的处理方法。

前面提到过SJ MOSFET的导通电阻小，准确地说应该是单位面积的导通电阻小，也就是说如果与平面MOSFET面积相同则导通电阻小，或者说如果导通电阻相同则面积会小。按可处理的功率讲，相同面积的话可以处理大功率，相同功率的话则面积–即尺寸更小。这些可根据要求和目的来具体区分使用。

－ 也就是说可根据处理的功率选用更小的封装。

是的。ROHM的SJ MOSFET相对元件尺寸的导通电阻非常小，因此就能以采用小型SOP8封装的芯片尺寸，实现4Ω这样非常小的导通电阻。由此，于业界首家以SOP8实现了8W高功率密度。

覆盖到8W的其他公司的IC都是DIP7或者DIP8封装，与到25W的封装一样。一般来说，8W以下的应用多比25W的应用小巧。在功率小的应用中希望采用更小封装的IC是很自然的愿望。SJ MOSFET在满足该需求方面功不可没。

－ 但是，AC/DC转换器的其他元器件可能比较大。

关于这点在前面也稍微提到过一些，SJ MOSFET的高速开关性能可发挥作用。

基本上提高开关频率，就能够使用更小值的电感/变压器、输出电容器了。

如果值变小了，那么一般情况物理尺寸也会变小。简单地说，提高开关频率，外置元器件会呈反比变小。实际上DC/DC转换器中，有高达10MHz的高速开关IC，结构极其精小，被作为小型便携设备的电源使用。

－ 那么，如果BM2Pxxx系列也能实现兆赫兹级别的开关是不是更好。

确实该系列产品实现了小型化，但如果提高开关速度，效率就会下降。刚才举例提到的DC/DC转换器是处理的功率很小、更重视小型化因而可多少牺牲些效率的应用。也就是大家常说的“权衡”。

效率下降是因为开关损耗。但是内置的SJ MOSFET与其说可以高速开关，倒不如说是因为开关损耗小所以可以高速使用。实现了处理较大功率的同时，维持必要的效率，用适当的开关速度使用小型外置元器件。该IC以65kHz为最合适。

－ 照片上的评估板就是由相应尺寸的元器件组成的…

这是称为“BM2P094FEVK-001”的评估板，使用了称为“BM2P094F”的SO-8封装机型。输出为5V/1A，5W。在表面的左中央处安装的SO-8封装就是BM2P094F。实际上，作为通用输入的5W输出产品已经相当小。当然，外置元器件需要数百伏的耐压，因此形成现在的尺寸。拿来和DC/DC转换器相比，稍微有点不合理。

－ 关于小型化已经了解得很详细了。关于效率方面，还希望您再稍微具体介绍一下。

是啊！在效率方面，可满足Energy Star标准也是BM2Pxxx系列的特点，后续将结合Energy Star新版标准具体介绍。

审核编辑黄宇