| ---設計進步及封裝技術的改進使開發(fā)優(yōu)化的分立半導體器件成為可能,例如低飽和電壓晶體管及超低正向壓降肖特基整流二極管。此類新器件可滿足當今電子產(chǎn)品在散熱、效率、空間占用和成本方面的高要求,對于便攜式電池供電設備（如筆記本電腦、數(shù)碼相機）及汽車中的負載切換和電源系統(tǒng),此類新器件是首選的解決方案。
---集電極功耗PC=VCEsat×IC是雙極晶體管損耗的重要來源。由于集電極電流IC是由應用預先確定的,因此,器件生產(chǎn)商要想降低晶體管損耗惟一的選擇是降低集電極-發(fā)射極飽和電壓VCEsat。低VCEsat晶體管的出現(xiàn)主要歸功于網(wǎng)狀結構發(fā)射極技術的應用。
 --網(wǎng)狀結構發(fā)射極（mesh-emitter）設計將發(fā)射極區(qū)域擴展到更大面積的區(qū)域,同時使其以網(wǎng)狀結構與基極接觸,因此可降低發(fā)射極串聯(lián)電阻。這樣做的結果是基極驅動更為平均,從而可更有效地利用裸片上的發(fā)射極有源區(qū)域,并進而大大降低集電極-發(fā)射極飽和電壓（如圖1所示）。
---在相應的封裝所允許的限制內盡量增大裸片面積可以進一步降低器件的損耗。圖2說明開發(fā)并應用新的引線框架和6引腳封裝（如SOT457）還可改善器件的散熱情況。 與中功率晶體管性能相當
---由于晶體管的總 成本受封裝成本的影響很大,因此,采用SOT23封裝的晶體管要比采用較大的SOT223封裝的晶體管的成本低得多。
---對于傳統(tǒng)晶體管設計,通常是所需要的集電極電流限制了裸片尺寸,從而限制了進一步小型化的努力。例如,采用傳統(tǒng)設計,集電極電流>0.5A的晶體管無法采用SOT23封裝。另一方面,如果采用網(wǎng)狀結構發(fā)射極技術,現(xiàn)在已經(jīng)可以在SOT23封裝中提供集電極電流大于2A的晶體管。因此,網(wǎng)狀發(fā)射極晶體管（SOT23）可以用來代替更大的SOT223封裝晶體管,并且提供相當、甚至更好的特性。BISS晶體管PBSS4350T和PBSS4320T以及中功率晶體管BDP31。
 ---三種晶體管的集電極-發(fā)射極飽和電壓曲線如圖3。在集電極電流為1A時,網(wǎng)狀發(fā)射極晶體管的飽和電壓要比傳統(tǒng)晶體管低約40%～50%,而驅動電流僅為50mA（IC/IB=20）,比100mA（IC/IB=10）也低得多。與SOT223封裝晶體管相比,SOT23晶體管需要的電路板空間少20%。安裝在陶瓷襯底上,SOT23封裝晶體管的功耗甚至可提高到625mW。因此適合替代最大功耗600mW（集電極散熱器面積1cm2）的6引腳晶體管（如SOT457）。
---簡單的負載切換（低端開關）應用實例可以很好地體現(xiàn)出更高的效率、更低的溫升以及更高的可用輸出電壓等優(yōu)點。供電電壓VCC為3.3V,負載電流VLoad=IC=2A。我們對比了采用SOT223封裝的傳統(tǒng)中功率晶體管BDP31和采用SOT23封裝的網(wǎng)狀結構發(fā)射極晶體管PBSS4320T。
---溫升△T可以利用總功耗Ptot和溫阻Rth計算。計算結果對BDP31為128K,對BISS晶體管PBSS4320T為109K（安裝在1cm2的集電極焊盤上）。 ---對于許多應用,可用輸出電壓VLoad應當盡可能接近供電電壓（即電壓差應當盡可能�。�。VLoad等于供電電壓VCC和集電極-發(fā)射極飽和電壓VCEsat的差,對于BDP31為2.6V,與此相比,網(wǎng)狀結構發(fā)射極晶體管PBSS4320T為3.1V。
---效率η等于負載功率PLoad和供電功率PSupply的比值。
---利用標準晶體管BDP31只能獲得79%的電路效率,而利用網(wǎng)狀結構發(fā)射極晶體管PBSS4320T,電路效率可提高到94%。
---總而言之,采用SOT23 BISS晶體管來代替較大的SOT223封裝標準中功率晶體管,電路效率可大大提高,可用負載電壓提高,更接近電源滿幅電壓,而溫升也會更低。 低損耗肖特基整流二極管器件尺寸更小
 ---對于二極管來說,正向功耗PF=IF×VF對總體功耗的貢獻最大。由于二極管電流IF是由應用預先決定的,因此二極管生產(chǎn)商要想降低功耗只能想辦法降低正向壓降（VF）。對于肖特基整流二極管,正向壓降VF取決于使用的金屬勢壘層及有源區(qū)域。
---通過增大有源面積來降低正向壓降VF與器件小型化要求相沖突,同時這樣還會提高二極管電容CD,從而增大電路損耗。同時還需要考慮的是,當正向電壓降低時,反向電流IR會變大。在開發(fā)稱為MEGA的肖特基整流二極管時,飛利浦公司仔細地選擇了勢壘層,要么使正向電壓最小,要么在盡管保持低正向壓降的情況下使反向電流最小。此外,減小裸片尺寸可以將此類整流二極管封裝到先進的超小型小信號封裝（如SOD323T）中。
---為了進一步降低正向電壓,必須減小硅裸片的厚度,同時裸片面積和引線框架面積的比例也必須進行優(yōu)化。 封裝更小,性能不變
 ---目前主導0.5A和3A電流肖特基整流二極管市場的仍然是采用SMA、SMB和SOD123等大封裝的器件。然而,對于負載點直流變換器等應用來說,它們大得有點不成比例。現(xiàn)在,MEGA技術使得能夠為0.5A～2A的應用開發(fā)出采用較小封裝（SOD323F）的整流二極管。
---比較廣泛應用的SS12或SS14二極管與新的MEGA肖特基整流二極管PMEG1020EJ和PMEG2010EJ,對于PMEG2010EJ,采用更小的SOD323F封裝時正向壓降與采用SMA封裝的二極管類似;對于PMEG1020EJ,采用更小封裝時正向壓降比采用SMA封裝的二極管大大降低。由于公布的反向電流數(shù)值采用了不同的反向電壓,因此對于反向電流的比較受到一定的限制,但粗略的對比對于提供一個數(shù)量級的概念已經(jīng)足夠了。
---圖4給出了典型的正向壓降特性。PMEG2010EJ整流二極管的正向壓降VF與SS12和SS14整流二極管的正向壓降類似。如果應用需要比MEGA肖特基整流二極管PMEG1020EJ更低的正向壓降,那么就不得不以犧牲反向電流為代價。這對于負載周期相對高的應用可能比較適用。
---有些應用,如電池充電器,為了防止充電器沒有連接到電源時電池通過充電器放電,要求整流二極管的反向電流盡可能低。同時,充電模式時的損耗應當盡可能低。因此在開發(fā)PMEG6010AED整流二極管時,就考慮了保持低正向電壓的同時盡量降低反向電流。盡管這一個二極管采用較小的SOT457封裝,其正向壓降和反向電流都與采用SMA封裝的SS12和SS14二極管差不多。圖5是SOD323F封裝的安裝面積圖。
---而SOD323F的安裝面積圖只有SMA封裝面積的20%。
---以電池供電設備中使用的反向電壓保護二極管為例,我們可以比較一下MEGA肖特基整流二極管（PMEG1020EJ和PMEG2010EJ）與SS12或SS14型標準肖特基二極管的溫升、壓降和效率等特性。本例中,假設電池電壓為3V,設備電流假設為1A。
---通過將正向功耗PF與熱阻Rth j-s相乘可以計算出內部溫升△T。計算出的溫升數(shù)值對SS12為約17K,對于PMEG1020EJ為19K,對于PMEG2010EJ為30K。
 ---雖然PMEG1020EJ采用了更小的封裝,但其溫升與采用更大封裝的SMA二極管差不多,這主要是因為其正向壓降較低。PMEG2010EJ溫升相對較高,這主要是由于正向壓降較高,以及更小的封裝熱阻更大,但其溫升仍然可以接受。
---為盡量利用滿幅電池電壓,反向保護二極管的電壓降應當盡可能低。當使用PMEG020EJ二極管時,電路可用電壓為2.65V,而使用S12或PMEG2010EJ時,電路可用電壓約為2.5V。通過工作電壓VB和電池電壓VBatt的比值可以計算出效率,對于PMEG1020EJ為88%,與此相比,SS12和PMEG2010EJ約為82%。
---MEGA肖特基整流二極管達到甚至超過大多數(shù)采用更大封裝的整流二極管的性能。損耗更小,器件效率更高,采用更小的封裝可使設計更緊湊,因此用戶可大大受益。
---采用創(chuàng)新的技術可大大降低雙極晶體管和肖特基整流二極管的產(chǎn)品成本并大大減小封裝尺寸。選擇低VCEsat（BISS）晶體管和低VF（MEGA）肖特基整流二極管,許多應用都可從效率的提升中獲益。 |
