新的MOSFET將瞄準(zhǔn)多個(gè)市場(chǎng)，包括直流對(duì)直流（DC-DC）、離線交流對(duì)直流（AC-DC）、電機(jī)控制、不斷電系統(tǒng)（UPS）、太陽(yáng)能逆變器（Inverter）、焊接、鋼鐵切割、開(kāi)關(guān)電源（Switched-mode Power Supply， SMPS）、太陽(yáng)能/風(fēng)能和電動(dòng)車(chē)（EV）電池充電器等。

　　具較高開(kāi)關(guān)頻率　MOSFET應(yīng)用范圍優(yōu)于IGBT

　　由于電力需求日益增長(zhǎng)，且發(fā)電成本也同步上升，對(duì)公家事業(yè)而言，政府機(jī)構(gòu)要求減少有害氣體排放量的壓力也在增加，在在迫使設(shè)計(jì)人員須提高設(shè)備電源效率和性能。尤其各國(guó)政府機(jī)構(gòu)對(duì)最低電源轉(zhuǎn)換效率的規(guī)範(fàn)，更讓元件設(shè)計(jì)人員須根據(jù)特殊拓?fù)涞淖兓_(kāi)發(fā)特定應(yīng)用MOSFET，因此元件參數(shù)在所有拓?fù)渲校缪莞纳齐娐沸屎托阅艿闹匾巧?/p>

　　在1970年代晚期推出MOSFET前，閘流體（Thyristor）和雙極型接面電晶體（Bipolar Junction Transistors， BJT）是僅有的功率開(kāi)關(guān)。BJT是電流受控元件，而MOSFET與在1980年代面世的絕緣閘雙極電晶體（IGBT）則同為電壓受控元件。

　　然而，MOSFET是正溫度系數(shù)元件，但I(xiàn)GBT不一定是正溫度系數(shù)元件；且MOSFET為多數(shù)載流子元件，成為高頻應(yīng)用的理想選擇，如將DC轉(zhuǎn)換為AC的逆變器，可以在超音波的頻率下工作，以避免音頻干擾；相較于IGBT，MOSFET還具有高抗雪崩能力。

　　在選擇MOSFET時(shí)，工作頻率是一項(xiàng)重要的考量因素，與同等的MOSFET相比，IGBT具有較低的箝位能力。當(dāng)在IGBT和MOSFET之間選擇時(shí)，必須考慮逆變器輸入的DC匯流排電壓、額定功率、功率拓?fù)浜凸ぷ黝l率。IGBT通常用于200伏特（V）及以上的應(yīng)用；而MOSFET可用于從201000伏特的應(yīng)用。市面上業(yè)者雖可提供300伏特的IGBT，但MOSFET的開(kāi)關(guān)頻率比IGBT高得多，且較新型MOSFET還具有更低的導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗，逐漸在高達(dá)600伏特的中等電壓應(yīng)用取代IGBT。

　　環(huán)保節(jié)能意識(shí)抬頭　特定應(yīng)用MOSFET需求大增

　　對(duì)替代能源電力系統(tǒng)、UPS、開(kāi)關(guān)電源和其他工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工程師而言，由于須不斷設(shè)法改進(jìn)系統(tǒng)輕載和滿載時(shí)的電源轉(zhuǎn)換效率、功率密度、可靠性和動(dòng)態(tài)性能，故對(duì)效能優(yōu)異的特定應(yīng)用MOSFET需求殷切。其中，風(fēng)能是近來(lái)增長(zhǎng)最快的能源之一，風(fēng)力機(jī)翼片控制中須使用大量的MOSFET元件，藉著滿足不同應(yīng)用需求，特定應(yīng)用MOSFET即可改善上述所需的功能表現(xiàn)。

　　不久的將來(lái)，其他需要新型和特定MOSFET的應(yīng)用還包括易于安裝在家庭車(chē)庫(kù)，或商業(yè)停車(chē)場(chǎng)的電動(dòng)車(chē)充電系統(tǒng)。這些充電系統(tǒng)將通過(guò)太陽(yáng)能系統(tǒng)和公用電網(wǎng)（Utility Grid）來(lái)運(yùn)行。由于壁掛式電動(dòng)車(chē)充電站須具快速充電能力，且建置太陽(yáng)能電池充電站也將變得愈來(lái)愈重要，均須導(dǎo)入可支援高壓的特定應(yīng)用MOSFET。

　　太陽(yáng)能逆變器可能需要不同的MOSFET，例如Ultra FRFET MOSFET和常規(guī)體（Regular Body）二極體MOSFET；至于叁相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和UPS逆變器則需相同類(lèi)型的MOSFET。近來(lái)，業(yè)界大量投資太陽(yáng)能發(fā)電，大多數(shù)增長(zhǎng)始于住宅太陽(yáng)能計(jì)畫(huà)，隨后較大規(guī)模的商業(yè)專(zhuān)案也陸續(xù)出現(xiàn)，而多晶硅價(jià)格已從2007年的每公斤400美元跌落至2009年的每公斤70美元，且仍持續(xù)降價(jià)，也將驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)顯著增長(zhǎng)。

　　事實(shí)上，太陽(yáng)能系統(tǒng)對(duì)特定應(yīng)用MOSFET的需求早已存在。由于太陽(yáng)能可幫助降低峰值功率的成本，避免發(fā)電成本隨燃料價(jià)格波動(dòng)而增加，并可為公用電網(wǎng)提供更多的電力，成為取之不盡的綠色能源；加上美國(guó)政府已設(shè)定目標(biāo)，要求80%的國(guó)家電力要來(lái)自綠色能源，在在帶動(dòng)對(duì)特定應(yīng)用MOSFET元件不斷增長(zhǎng)的需求。如果將不同拓?fù)涞腗OSFET元件優(yōu)化，可顯著提升最終產(chǎn)品解決方案的效率。

　　與此同時(shí)，逐漸普及的市電并聯(lián)（Grid-tie）逆變器係一種將DC轉(zhuǎn)換為AC注入現(xiàn)有公用電網(wǎng)的專(zhuān)用逆變器。DC電源由可再生能源產(chǎn)生，如風(fēng)力機(jī)組或太陽(yáng)能電池板，該逆變器也被稱為電網(wǎng)交互（Grid Interactive）或同步逆變器，只有在連接至電網(wǎng)時(shí)，市電并聯(lián)逆變器才會(huì)工作。目前市場(chǎng)上的逆變器採(cǎi)用各種拓?fù)湓O(shè)計(jì)，視功能要求的折衷權(quán)衡而定，獨(dú)立操作的逆變器也以特定設(shè)計(jì)，提供功率因數(shù)為1，或延遲、超前的電源。

　　儘管特定應(yīng)用MOSFET正快速興起，但其訴求高開(kāi)關(guān)頻率須降低MOSFET的寄生電容，此一做法的代價(jià)將犧牲導(dǎo)通電阻（Rds（on））。而低頻應(yīng)用，則要求以降低Rds（on）做為最優(yōu)先考量。對(duì)于單端型應(yīng)用，MOSFET自體二極體恢復(fù)（Body Diode Recovery）特性并不重要，但對(duì)雙端型應(yīng)用則變得非常重要，因其要求低反向恢復(fù)電荷（Reverse Recovery Charge， QRR）和低反向恢復(fù)時(shí)間（Reverse Recovery Time， tRR）和更軟的自體二極體恢復(fù)。在軟開(kāi)關(guān)雙端應(yīng)用中，這些要求對(duì)可靠性極其重要；而硬開(kāi)關(guān)應(yīng)用因工作電壓增加，導(dǎo)通和關(guān)斷損耗也將提高，為減少關(guān)斷損耗，可根據(jù)Rds（on）來(lái)優(yōu)化CRSS和COSS。

　　MOSFET支援零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）和零電流開(kāi)關(guān)（ZCS）拓?fù)洌蝗欢鳬GBT僅支持ZCS拓?fù)洌室话愣裕琁GBT應(yīng)用于大電流和低頻開(kāi)關(guān)，MOSFET用于小電流和高頻開(kāi)關(guān)；而透過(guò)混合模式模擬工具則可用來(lái)設(shè)計(jì)特定應(yīng)用MOSFET。

　　事實(shí)上，隨著硅、溝槽技術(shù)迭有進(jìn)展，特定應(yīng)用MOSFET的導(dǎo)通電阻及其他動(dòng)態(tài)寄生電容均已大幅降低；同時(shí)，更先進(jìn)的封裝技術(shù)也對(duì)改善特定應(yīng)用MOSFET的自體二極體恢復(fù)性能，發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。

　　MOSFET適用高/低頻逆變器

　　以DC-AC逆變器應(yīng)用為例，其廣泛應(yīng)用于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、UPS和綠色能源系統(tǒng)，通常高電壓和大功率系統(tǒng)使用IGBT；但對(duì)LV、MV、HV（12400伏特輸入DC匯流排），通常使用MOSFET。在太陽(yáng)能、UPS和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的高頻DC-AC逆變器領(lǐng)域，MOSFET已相當(dāng)普及。

　　在某些DC匯流排電壓大于400伏特的情況下，會(huì)採(cǎi)用HV MOSFET；至于用在低功率應(yīng)用上，因MOSFET具有一個(gè)內(nèi)在的自體二極體，其開(kāi)關(guān)性能很差，通常會(huì)在逆變器橋臂互補(bǔ)MOSFET中帶來(lái)高導(dǎo)通損耗。不過(guò)，在單開(kāi)關(guān)或單端型應(yīng)用中，如功率因數(shù)校正（PFC）、正向或返馳式（Flyback）轉(zhuǎn)換器，自體二極體不是正向偏壓，可忽略它的存在。

　　由于低載波頻率逆變器的負(fù)擔(dān)是附加輸出濾波器的尺寸、重量和成本；高載波頻率逆變器的優(yōu)勢(shì)是較小、較低成本的低通濾波器設(shè)計(jì)。MOSFET可通用在這些逆變器裡，因可在較高的開(kāi)關(guān)頻率下工作，此即減少射頻干擾（Radio-Frequency Interference， RFI），且因開(kāi)關(guān)頻率電流成分在逆變器和輸出濾波器內(nèi)流轉(zhuǎn)，從而消除向外的流動(dòng)。

　　逆變器強(qiáng)調(diào)安全高效率　MOSFET須面面俱到

　　逆變器內(nèi)建的MOSFET要求降低導(dǎo)通損耗，導(dǎo)致元件到元件之間的Rds（on）變化也須做到更小。此舉有兩個(gè)主要目的，首先在逆變器輸出端的DC成分較少，且此一Rds（on）可用于電流感測(cè)，以控制異常狀況（主要是在低壓逆變器中）；另外就是對(duì)相同的Rds（on），低導(dǎo)通電阻可縮小裸晶尺寸，從而降低成本。

　　當(dāng)裸晶尺寸縮小時(shí)，還可進(jìn)一步使用非箝位感應(yīng)開(kāi)關(guān)（Unclamped Inductive Switching， UIS）來(lái)設(shè)計(jì)MOSFET單元結(jié)構(gòu)；相較于平面MOSFET，在相同的裸晶尺寸條件下，現(xiàn)代溝槽MOSFET具有良好的UIS。而薄裸晶減小熱阻（Thermal Resistance， RthJC），在這種情況下，較低的品質(zhì)因數(shù)（FOM）可以公式1表示：

　　RSP×RthJC/UIS.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。公式1

　　對(duì)逆變器而言，MOSFET還須擁有良好的安全工作區(qū)（Safe Operating Area， SOA）和較低的跨導(dǎo)。同時(shí)，逆變器會(huì)產(chǎn)生少量的閘漏電容（Gate-to-drain Capacitance， CGD）（米勒電荷），但低CGD/CGS比是必要的，可降低擊穿的機(jī)率，且適度提高CGD可幫助減少電磁干擾（EMI），而低CGD則增加dv/dt，并因此加劇EMI。這些逆變器不在高頻下工作，而是處于中頻狀態(tài)，故可讓閘極ESR增加少許，并可允許稍高的CGD和CGS。

　　此外，MOSFET也要降低COSS減少開(kāi)關(guān)損耗，但開(kāi)關(guān)期間的COSS和CGD突變會(huì)引起閘極振盪和高過(guò)衝，長(zhǎng)時(shí)間可能損壞閘級(jí)。這種情況下，高源漏dv/dt會(huì)成為一個(gè)問(wèn)題。若藉由超過(guò)3伏特的高閘極閾值電壓（VTH），則可實(shí)現(xiàn)更好的抗噪性和并聯(lián)效益。

　　必須注意的是，逆變器MOSFET在某些情況下，需要高脈衝漏極電流（IDM）能力，以提供高短路電流的抗擾度，高輸出濾波器的充電電流，以及高馬達(dá)啟動(dòng)電流。另外，藉著在裸晶上使用更多的接合絲焊來(lái)減少M(fèi)OSFET的共源極電感。

　　最后則是擁有自體二極體恢復(fù)能力，MOSFET須具低QRR和tRR，且更軟、更快的自體二極體。同時(shí)，軟度因數(shù)（Softness Factor）S（Tb/Ta）應(yīng)該大于1。如此一來(lái)，將可減小二極體恢復(fù)、dv/dt及逆變器的擊穿可能性；反過(guò)來(lái)說(shuō)，活躍（Snappy）自體二極體會(huì)引起擊穿和高電壓尖峰脈衝的問(wèn)題。

　　自體二極體對(duì)效率影響甚巨

　　本文討論的快速自體二極體MOSFET，因自體二極體的離子壽命被壓縮，故減少tRR和QRR，讓MOSFET的自體與外延二極體極為相似。這種特性使此一MOSFET適用于各種不同應(yīng)用的高頻逆變器。至于逆變器橋臂，二極體由于反向電流而被迫正向?qū)ǎ油伙@此特性的重要性。

　　相形之下，常規(guī)MOSFET的自體二極體一般反向恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)、QRR值高，若此自體二極體被迫導(dǎo)通，負(fù)載電流則改變方向，從二極體流向逆變器橋臂中的互補(bǔ)MOSFET；那么，在整個(gè)tRR期間，可從電源獲得大電流。這增加MOSFET中的功率耗散，并降低效率，尤其對(duì)太陽(yáng)能逆變器而言，效率至關(guān)重要，將不偏向採(cǎi)用此一設(shè)計(jì)。

　　更重要的是，活躍自體二極體還會(huì)引入暫態(tài)擊穿狀況，例如，當(dāng)其在高dv/dt下恢復(fù)，米勒電容中的位移電流能對(duì)閘極充電，達(dá)到VTH以上，同時(shí)互補(bǔ)MOSFET正試圖導(dǎo)通。這可能引起匯流排電壓的暫態(tài)短路，增加功率耗散并導(dǎo)致MOSFET失效。為避免此一現(xiàn)象，可在外部加碳化硅（SiC）或常規(guī)硅二極體，并以與MOSFET反向平行的方式進(jìn)行連接。因?yàn)镸OSFET自體二極體的正向電壓低，必須加上蕭特基二極體（Schottky Diode）與MOSFET串聯(lián)。

　　此外，一個(gè)反向平行的SiC須跨接在此一MOSFET和蕭特基二極體的組合之上（圖1）。當(dāng)MOSFET反向偏壓時(shí)，外部SiC二極體導(dǎo)通，串接的蕭特基二極體不會(huì)允許MOSFET自體二極體導(dǎo)通。這種架構(gòu)在太陽(yáng)能逆變器中已變得非常普及，可以提高效率，但將增加成本。

　　圖1 以Ultra FRFET MOSFET（b）取代逆變器橋臂中失效的常規(guī)FET自體二極體（a）

　　要滿足上述所有應(yīng)用，搭載快捷（Fairchild）FRFET技術(shù)的UniFET II高壓MOSFET功率元件，將是有效的解決方案。相較于UniFET MOSFET，由于RSP減小，UniFET II元件的裸晶尺寸也減小，并有助于改善自體二極體恢復(fù)的特性。

　　圖2顯示Ultra FRFET UniFET II MOSFET和常規(guī)UniFET MOSFET元件之間的二極體恢復(fù)比較。在這種情況下，QRR已經(jīng)從3，100nC減少到260nC，且二極體開(kāi)關(guān)損耗也顯著降低。

　　圖2　Ultra FRFET UniFET II MOSFET和常規(guī)UniFET MOSFET的自體二極體恢復(fù)特性比較

　　圖3則顯示採(cǎi)用Ultra FRFET時(shí)，相較于標(biāo)準(zhǔn)的UniFET II MOSFET，約可減少75%的導(dǎo)通損耗；同時(shí)也減少導(dǎo)通延遲時(shí)間、電流和電壓振鈴，并消除串聯(lián)蕭特基二極體的傳導(dǎo)損耗。不僅如此，UniFET II還降低COSS，優(yōu)化開(kāi)關(guān)效率。圖4所示為Ultra FRFET MOSFET、標(biāo)準(zhǔn)MOSFET和SiC結(jié)構(gòu)的效率比較。

　　圖3 標(biāo)準(zhǔn)MOSFET和具有相同裸晶尺寸的Ultra FRFET UniFET II MOSFET的導(dǎo)通效率比較

　　圖4 太陽(yáng)能逆變器中的Ultra FRFET元件、標(biāo)準(zhǔn)MOSFET和SiC解決方案的效率比較

　　不僅如此，特定應(yīng)用MOSFET在其他電源管理設(shè)計(jì)中，也占有非常重要的地位，包括在SMPS、離線AC-DC、同步整流控制及取代主動(dòng)OR-ing二極體的應(yīng)用解決方案，均可窺見(jiàn)蹤跡，以下將分別介紹。

　　提高SMPS功率密度　拓?fù)浼軜?gòu)徹底翻新

　　藉由整合電路拓?fù)涞母纳婆c更低損耗功率元件，SMPS開(kāi)發(fā)商在提高功率密度、效率和可靠性方面，正進(jìn)行一場(chǎng)革命性的發(fā)展，包括相移（Phase-Shifted）、脈寬調(diào)變（PWM）、零電壓開(kāi)關(guān)、全橋和LLC諧振轉(zhuǎn)換器拓?fù)洌衫肍RFET MOSFET做為功率開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。除LLC諧振轉(zhuǎn)換器常用于較低的功率應(yīng)用外，其余拓?fù)浣杂迷谳^高功率。

　　這些拓?fù)渚哂幸韵碌膬?yōu)勢(shì)：減少開(kāi)關(guān)損耗、EMI，且相較于準(zhǔn)諧振拓?fù)洌瑴p少M(fèi)OSFET應(yīng)力，由于提升開(kāi)關(guān)頻率，因而減小散熱器和變壓器尺寸，對(duì)提高功率密度大有幫助。對(duì)相移全橋PWM-ZVS轉(zhuǎn)換器和LLC諧振轉(zhuǎn)換器應(yīng)用的MOSFET要求，則包括具較低tRR和QRR，以及最佳軟度的快速軟恢復(fù)體二極體MOSFET，以提高dv/dt和di/dt抗擾性，降低二極體的電壓尖峰并增加可靠性。同時(shí)還要有低QGD和QGD/QGS比，因在輕負(fù)載下將出現(xiàn)硬開(kāi)關(guān)，且高CGD×dv/dt可能會(huì)引起擊穿。

　　由于零電壓開(kāi)關(guān)會(huì)變?yōu)橛查_(kāi)關(guān)，降低COSS可將零電壓開(kāi)關(guān)延伸到更輕負(fù)載，從而減少硬開(kāi)關(guān)損耗。此拓?fù)溆诟哳l下運(yùn)行，需要一個(gè)經(jīng)優(yōu)化的低CISS MOSFET。接著在關(guān)斷和導(dǎo)通期間，較低的分散式閘極內(nèi)部ESR對(duì)于ZVS關(guān)斷和不均勻電流分布是有益的。

　　針對(duì)以上應(yīng)用要求，常規(guī)MOSFET自體二極體有時(shí)會(huì)引起失效，而SupreMOS MOSFET FRFET MOSFET則相當(dāng)適用于此一拓?fù)洌騮RR和QRR，以及會(huì)引起失效的活躍二極體均有所改善。

　　導(dǎo)入PFC功能　AC-DC電源效率大增

　　另一方面，傳統(tǒng)AC電源經(jīng)整流后輸入大電容濾波器，從輸入提取的電流為狹窄的高振幅脈衝，這一級(jí)構(gòu)成SMPS的前端。當(dāng)高振幅電流脈衝產(chǎn)生諧波，將對(duì)其他設(shè)備造成嚴(yán)重干擾，此外，也減少可從電源獲得的最大功率。

　　由于失真AC電壓將使電容器過(guò)熱、電介質(zhì)應(yīng)力和絕緣過(guò)壓，而失真電流也加劇配電損耗且浪費(fèi)可用功率。為解決此一問(wèn)題，利用PFC功能方可確保符合監(jiān)管規(guī)範(fàn)，減少由上述應(yīng)力而導(dǎo)致的元件失效，并拉高電源利用效率，改善元件性能。

　　採(cǎi)用PFC可使輸入端看起來(lái)更像一個(gè)電阻，因相較于典型的0.60.7的SMPS功率因數(shù)值，該電阻具有一單位功率因數(shù)（Unity Power Factor），促使配電系統(tǒng)能以最高效率運(yùn)行。

　　至于對(duì)PFC升壓開(kāi)關(guān)的功能要求，首先是低QGD×RSP品質(zhì)因數(shù)，因QGD和CGD會(huì)影響開(kāi)關(guān)速率，同時(shí)也要降低CGD、QGD和RSP，以減少導(dǎo)通與開(kāi)關(guān)損耗。此外，還要具備硬開(kāi)關(guān)和零電壓開(kāi)關(guān)，使COSS減少來(lái)壓低關(guān)斷損耗；加上PFC通常在100KHz以上的頻率運(yùn)行，亦要降低CISS減低閘極驅(qū)動(dòng)功率。

　　至于PFC運(yùn)作的可靠度，則須仰賴高dv/dt抗擾性，若需要MOSFET并聯(lián)提供抗擾性，以承受dv/dt狀況的再次出現(xiàn)，還須採(cǎi)用高閘極閾值電壓（VTHGS）（35伏特）。

　　另外，PFC動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)期間，MOSFET寄生電容的突然改變會(huì)導(dǎo)致閘極振盪，并增加閘極電壓，將影響長(zhǎng)期的可靠性，設(shè)計(jì)時(shí)須留意此一情形。因高ESR會(huì)增加關(guān)斷損耗，尤其在零電壓開(kāi)關(guān)拓?fù)渲校书l極ESR的控制相當(dāng)重要。

　　改善電源壓降情形　同步整流方案崛起

　　同步整流也被稱為主動(dòng)（Active）整流，其以MOSFET取代二極體，用以提升整流效率。典型二極體的電壓降大約會(huì)在0.71.5伏特之間，使得二極體中產(chǎn)生高的功率損耗。在低壓DC-DC轉(zhuǎn)換器中，此電壓降將非常顯著，造成效率下降。有時(shí)以蕭特基整流器來(lái)代替硅二極體來(lái)改善；然而，因?yàn)楫?dāng)電壓升高時(shí)，它的正向電壓降也會(huì)增加；且在低壓轉(zhuǎn)換器中，蕭特基二級(jí)體整流也無(wú)法提供足夠效率，促進(jìn)同步整流方案興起。

　　現(xiàn)代MOSFET的RSP已大幅減少，且動(dòng)態(tài)參數(shù)也已被優(yōu)化。當(dāng)這些主動(dòng)式的控制MOSFET替換掉二極體，就可啟動(dòng)同步整流。如今，MOSFET已可實(shí)現(xiàn)僅幾毫歐導(dǎo)通電阻，即使在大電流下亦可顯著降低兩端的電壓降，相較于二極體整流，大幅度提高效率。

　　此外，同步整流不是硬開(kāi)關(guān)，在穩(wěn)定狀態(tài)下具有零電壓轉(zhuǎn)換，且在導(dǎo)通和關(guān)斷期間，MOSFET自體二極體導(dǎo)通，使經(jīng)過(guò)MOSFET的壓降為負(fù)，增加CISS。由于這種軟開(kāi)關(guān)，閘極恆壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱悖瑢⒖捎行p少閘極電荷。

　　對(duì)同步整流的主要要求包括低RSP、低動(dòng)態(tài)寄生電容，藉此減少在高頻下運(yùn)行的同步整流電路閘極驅(qū)動(dòng)功率。此外，還須具備低QRR和COSS以減少反向電流，當(dāng)此一拓?fù)湓诟唛_(kāi)關(guān)頻率下運(yùn)行時(shí)，會(huì)引發(fā)一個(gè)問(wèn)題，就是在高開(kāi)關(guān)頻率下，此反向電流將可充當(dāng)高洩漏電流。

　　與此同時(shí)，為避免暫態(tài)擊穿及降低開(kāi)關(guān)損耗，還需要低tRR、QRR和軟性的自體二極體，且導(dǎo)通需為零電壓開(kāi)關(guān)。在MOSFET通道關(guān)斷后，自體二極體再次導(dǎo)通，當(dāng)次級(jí)電壓反轉(zhuǎn)時(shí)，自體二極體恢復(fù)，使得擊穿的風(fēng)險(xiǎn)升高。對(duì)此，活躍二極體需要一個(gè)跨接MOSFET的緩衝電路，而QGD/QGS比也須具較低規(guī)格，方能用于二級(jí)側(cè)同步整流。

　　接替蕭特基二極體　MOSFET OR-ing更高效

　　至于形式最簡(jiǎn)單的OR-ing元件也是一種二極體，僅允許電流在一個(gè)方向流動(dòng)，故當(dāng)其失效時(shí)，電流不會(huì)回流入電源端，可保護(hù)輸入電源。此類(lèi)二極體可用于隔離冗余電源，若一個(gè)電源失效，將不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，只要移除單點(diǎn)失效即可讓系統(tǒng)使用剩余的冗余電源來(lái)保持運(yùn)行。

　　然而，實(shí)現(xiàn)這種隔離有一些問(wèn)題，一旦OR-ing二極體插入到電流路徑中，會(huì)產(chǎn)生額外的功率損耗并降低效率，產(chǎn)生更多熱源，故須加裝散熱器，導(dǎo)致系統(tǒng)功率密度難以提升。再者，OR-ing須具有軟開(kāi)關(guān)特性，否則當(dāng)二極體被關(guān)斷時(shí)，反向恢復(fù)會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

　　為克服OR-ing二極體的問(wèn)題，一直都是採(cǎi)用蕭特基二極體設(shè)計(jì)，其與P-N二極體之間的主要差異，就是減小正向電壓降及可忽略的反向恢復(fù)。普通硅二極體的壓降介于0.71.7伏特之間；而蕭特基二極體的正向電壓降在0.20.55伏特之間。當(dāng)以蕭特基二極體做為OR-ing元件使用時(shí)，即便具有高洩漏電流，為系統(tǒng)帶來(lái)額外的導(dǎo)通損耗，該總體損耗仍會(huì)小于硅二極體。

　　另一個(gè)解決方案是以功率MOSFET來(lái)取代蕭特基二極體，但須引進(jìn)額外的MOSFET閘極驅(qū)動(dòng)器，增加系統(tǒng)復(fù)雜性。由于MOSFET的Rds（on）要求很小，因而兩端電壓降會(huì)比蕭特基二極體的正向電壓低很多，可稱之為新一代主動(dòng)OR-ing二極體設(shè)計(jì)。

　　現(xiàn)階段低壓MOSFET的Rds（on）已做到很低；即便採(cǎi)用TO-220或D2封裝，也可以低至幾毫歐姆。舉例來(lái)說(shuō)，快捷的FDS7650採(cǎi)用PQFN56封裝，對(duì)于30伏特MOSFET而言，可達(dá)到小于1毫歐姆，當(dāng)OR-ing MOSFET導(dǎo)通時(shí)，還可讓電流以任一方向流動(dòng)。至于在失效情況下，冗余電源提供大電流，因而OR-ing MOSFET須快速關(guān)斷，快捷的PowerTrench MOSFET也可解決此種狀況。