如何選擇 MOSFET，基于各方面考量

在復(fù)雜的電源設(shè)計(jì)中，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 的選擇往往是事后才考慮的。畢竟，它只是一個(gè)三針設(shè)備。它有多復(fù)雜，對(duì)吧？但是任何喜歡生蠔的人都會(huì)（試圖）告訴你，外表可能是騙人的。嘗試選擇正確的 MOSFET 或“FET”可能比我們想象的要復(fù)雜。

在這里我將分析從電源到電機(jī)控制的各種典型 FET 應(yīng)用，并解決決定 FET 選擇過(guò)程的各種問(wèn)題和權(quán)衡。希望，無(wú)論我們是 FET 新手還是高級(jí)應(yīng)用工程師，下次當(dāng)我們必須決定最適合我們的系統(tǒng)（和預(yù)算）的 MOSFET 時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)系列很有見(jiàn)地。

如何交叉引用 FET

一個(gè)常見(jiàn)且簡(jiǎn)單的 MOSFET 選擇過(guò)程是為最終應(yīng)用通常未知的 FET 尋找交叉參考。采購(gòu)代表通常會(huì)向工程師提供一份詳盡的客戶正在使用的 FET 列表，但沒(méi)有說(shuō)明這些設(shè)備將如何使用。一些 FET 甚至可能會(huì)以多種配置在多個(gè)不同的板上使用，他們只是想看看我們是否可以提供類似的性能。

每個(gè)月，我都必須從我們的現(xiàn)場(chǎng)銷售人員那里收到幾十個(gè)請(qǐng)求，為我們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的 FET 提供 TI“交叉”；雖然我們?cè)噲D維護(hù)我們的內(nèi)部交叉參考數(shù)據(jù)庫(kù)，但跟蹤每個(gè) FET 供應(yīng)商的整個(gè) MOSFET 產(chǎn)品組合是一項(xiàng)有點(diǎn)徒勞的任務(wù)。因此，手動(dòng)交叉的需求不會(huì)很快消失。因此，讓我們將這個(gè)過(guò)程分解為三個(gè)簡(jiǎn)單的步驟：

1. 匹配包裝。這可能是必要的，也可能不是必要的，這取決于最終應(yīng)用板是否需要尺寸兼容性。如果不是這樣，那可能會(huì)為更多選擇打開(kāi)大門(mén)，但總的來(lái)說(shuō)，建議使用相同或更小的占用空間大小的東西是一個(gè)很好的做法。重要的是要記住，不同的 FET 供應(yīng)商對(duì)不同的封裝有不同的名稱，尤其是在電源四方扁平無(wú)引線 (PQFN) 型器件方面。我們可以隨時(shí)查看通常在數(shù)據(jù)表背面提供的機(jī)械圖紙，以確認(rèn)兩個(gè)不同供應(yīng)商封裝的封裝兼容性（參見(jiàn)圖 1）。

圖 1：TI 小外形無(wú)引線 (SON) 5mm x 6mm 封裝推薦的印刷電路板 (PCB) 封裝（綠色），覆蓋在兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的不同名稱的 5mm x 6mm 表面貼裝器件上（陰影和白色，分別）表明它們是足跡兼容的

2.匹配擊穿電壓。場(chǎng)效應(yīng)管被設(shè)計(jì)用來(lái)阻擋一定的電壓，因此交叉需要有一個(gè)等于或大于原始值的擊穿電壓。雖然選擇具有更高擊穿率的 FET 在技術(shù)上不是問(wèn)題，但擊穿電壓越高，硅芯片的單位面積電阻 (RSP) 就越高，因此器件必須越昂貴才能實(shí)現(xiàn)類似的表現(xiàn)。將 60V FET 轉(zhuǎn)換為 55V FET 可能沒(méi)有問(wèn)題，但如果性能相同，跨越 100V 到 30V，我們幾乎肯定會(huì)看到巨大的價(jià)格差距。

3.匹配電阻。這是這個(gè)過(guò)程中最模糊的一步。一個(gè)常見(jiàn)的誤解是電阻是所有 FET 應(yīng)用中最關(guān)鍵的參數(shù)，但鑒于我們對(duì)最終應(yīng)用一無(wú)所知，因此我們只需要了解電阻即可。與數(shù)據(jù)表中的任何其他內(nèi)容相比，它仍然是一個(gè)更好的性能指標(biāo)，例如 眾所周知的不可靠 的額定電流或柵極電荷，這可能與使用 FET 的設(shè)計(jì)相關(guān)，也可能不相關(guān)。匹配電阻時(shí)，我們可以使用典型值或最大值，因?yàn)閿?shù)據(jù)表提供了兩者（工程師通常設(shè)計(jì)到最大值），但這樣做時(shí)保持一致很重要。一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是，如果兩個(gè) FET 的電阻在 ±20% 范圍內(nèi)，則它們的匹配度相當(dāng)接近。

在將 FET 放置在電路板上之前，還有很多因素需要考慮，但是這三個(gè)檢查是一個(gè)很好的起點(diǎn)。TI 的 MOSFET參數(shù)搜索（如圖 2 所示）可以快速輕松地在三個(gè)參數(shù)中進(jìn)行在線選擇。

圖 2：TI 的參數(shù)搜索使我們可以根據(jù)封裝、擊穿電壓和電阻以及其他參數(shù)輕松選擇 MOSFET

最后一點(diǎn)要注意的是，關(guān)注成本總是值得的。較舊的硅片一代可能需要更多的硅片才能實(shí)現(xiàn)類似的性能，雖然大多數(shù)供應(yīng)商不會(huì)宣傳其產(chǎn)品組合中每個(gè)設(shè)備的硅片代，但他們會(huì)提供相對(duì) 1,000 單位的定價(jià)，這應(yīng)該會(huì)給你一些指示。如果我們遇到過(guò)兩種不同的器件，它們具有相同的封裝、電壓和相似的電阻，但價(jià)格卻大相徑庭，那么價(jià)格較低的器件很可能是一種較新的解決方案，并且通常是更好的推薦（盡管本系列的未來(lái)部分將研究不一定是這種情況的應(yīng)用程序）。