不再雾里看花 全面认识MOSFET

MOSFET在目前板卡中的应用

随着处理器和GPU技术的不断跃进、功耗的不断提升，这类产品对电源电路的供电需求也越来越高。目前主流的板卡已从从前的单相供电、两相供电，纷纷迈入多相供电时代，一些高端产品甚至具备两位数的供电电路(如24相)，以确保CPU的供电充足、电压稳定。通过板卡上的电感(通常为位于MOSFET旁的黑色正方体元件，也有铜线线圈状的铁氧体电感)数量及MOSFET数量(2～4个)，就可基本判定这个板卡采用了几相供电，每相供电使用了几个MOSFET。

TI的DualCool NexFET功率MOSFET具备高效的“双面散热技术”可将允许通过场管的电流提高50%，可将封装顶部热阻从10～15℃/W降至.2℃/W，从而将该封装所能承受的功耗提升80%，设计人员无需增加终端设备尺寸，即可高度灵活地使用需要更高电流驱动的处理器。

一款低端显卡，只配备了1相核心+1相显存的供电模式，采用的是D-PAK封装。

一款主流主板，采用了8+2相供电模式，采用的是SOP-8封装。

在MOSFET发展的过程中，还出现了“MOSFET driver(MOSFET驱动芯片)”这样的外围元件，这种驱动IC可有效地与低导通电阻功率MOSFET配合使用。凭借内部引导二极管，MOSFET driver能驱动N通道高端MOSFET，减少外部元件数量。同时，它的内部先断后接电路能防止在外部MOSFET中产生击穿电流。在低输出电流的情况下，其同步启动控制插脚能断开低端或同步MOSFET，从而大程度地提高效率。在供电电压低于额定电压时，这类新型MOSFET驱动芯片的内部欠压闭锁功能可防止MOSFET闸门驱动，从而确保仅在闸门电压足够的情况下启动输出MOSFET。其被一些中高端板卡所采用，可更好地提升板卡的性能和稳定性、超频性，值得用户在选用板卡时关注。

Microchip推出的低功率MOSFET栅极驱动IC，采用SOT封装。

全整合的DrMOS芯片，采用QFN封装。

此外，新手需要注意MOSFET driver和PWM芯片的一些不同，不要混为一谈，虽然两者都能通过互集成来实现更低的成本。随着技术的发展，全整合的DrMOS芯片也正被中高端板卡采用。DrMOS(整合式驱动器MOSFET)是由Intel公司提出的半导体装置封装标准，它可将传统MOSFET供电中分离的两组MOS管和驱动IC(MOSFET driver)以更加先进的工艺整合在一块芯片中，能够让PC在工作时更稳定，更节能。为什么DrMOS这种整合式MOSFET驱动器能更稳定更节能呢？这是因为MOS管就像一个“开关”，闭合时允许电流通过，断开时切断电流。闭合时由于内部电阻，通过的电流会消耗在其上而形成无用功，断开时由于晶体管电极间的漏电流也会消耗而作无用功。MOS管的高温多由这两种因素产生，而DrMOS将这个“开关电路”整合在一个晶片内，使其“开关”切换时间更短，内部电阻和漏电流更低，效能也就高。

本期看点

1.MOSFET金属氧化物半导体型场效应管是开关电路的重要组成部分。
2.在主流板卡中MOSFET主要有D-PAK、SOP-8、QFN三类常见封装形式。
3.在主板和显卡的开关电路中MOSFET被广泛应用，每相供电电路常会使用2～4个MOS管，而不仅是2个。
4.整合式驱动器MOSFET(DrMOS)可将传统MOSFET供电中分离的两组MOS管和驱动IC(MOSFET driver)以更加先进的工艺整合在一块芯片中。