N沟道增强型MOSFET——ARK（方舟微）FTZ15N35G 在多领域的开关与控制应用

发布时间：2025-12-09 14:44
作者：AMEYA360
来源：ARK
阅读量：211

　　01 工作原理

　　N沟道增强型MOSFET的基本结构包括一个P型衬底，两个N+区分别作为源极(Source)和漏极(Drain)，以及一个由金属氧化物制成的栅极(Gate)。在没有外加电压时，源极和漏极之间不存在导电沟道，即不导通状态。当栅极-源极电压(Vgs)增加到超过阈值电压(Vth)时，栅极下面的P型衬底表面会形成一个N型反型层，连接源极和漏极，形成导电沟道，使MOSFET导通。这个阈值电压(Vth)是MOSFET导通所必需的最小电压，通常在1到3伏特之间。

　　02 产品特性

　　N沟道增强型MOSFET具有多个关键特性：

　　1.“高输入阻抗”：由于栅极与其它电极之间有绝缘层隔离，因此输入阻抗非常高。

　　2.“低导通电阻”：导通状态下的电阻较低，有利于减少功耗。

　　3.“快速开关速度”：能够在短时间内完成导通和截止的切换，适用于高频应用。

　　4.“良好的热稳定性”：在高温环境下仍能保持良好的工作特性。

　　03 产品应用

　　1.电池保护电路

　　在现代便携式电子设备中，电池管理系统(BMS)至关重要，而N沟道增强型MOSFET常用于电池的过放电保护。当电池电压低于安全阈值时，MOSFET迅速切断电源，防止电池深度放电，从而延长电池寿命和提高安全性。

　　2. 开关电源

　　N沟道增强型MOSFET在开关电源设计中被广泛应用，特别是在DC-DC转换器和AC-DC电源供应器中。其高开关速度和低导通电阻有助于提高电源转换效率，减小热量生成，提升整体性能。

　　3. 电机驱动

　　无刷直流电机(BLDC)和步进电机需要精确的控制信号来调节电动机的速度和方向。N沟道增强型MOSFET由于其快速的开关能力和低功耗特点，非常适合用作电机驱动器的开关元件，提供高效且稳定的电机控制。

　　4. 逻辑电路与数字集成电路

　　在CMOS(互补金属氧化物半导体)技术中，N沟道增强型MOSFET与P沟道MOSFET共同组成基本的逻辑门电路，如与门(AND)、或门(OR)和非门(NOT)。这些基本逻辑单元构成了复杂的数字集成电路，用于计算和处理数据。

　　5. LED调光与照明控制

　　LED照明系统利用PWM(脉宽调制)技术进行亮度调节，而N沟道增强型MOSFET作为开关元件，可以通过调节其导通时间实现对LED电流的控制，从而实现平滑无级的调光效果。

　　04 应用场景

　　ARK(方舟微)研发的FTZ15N35G,耐压350V，SOT-23封装。Dialog利用其特有电特性，作为ZVS辅助开关MOSFET使用，为主MOSFET创造ZVS条件，部分电路如下：

N沟道增强型MOSFET——ARK（方舟微）FTZ15N35G 在多领域的开关与控制应用

　　产品参数如下：

N沟道增强型MOSFET——ARK（方舟微）FTZ15N35G 在多领域的开关与控制应用


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　　ARK(方舟微)推出的双芯片20V P沟道功率MOSFET——AKF20P45D。该产品性能卓越，兼具超低导通电阻与高达2500V的ESD防护能力。其采用的DFN2×2紧凑型封装，不仅有助于节省PCB布局空间，还具备优异的散热表现。　　AKF20P45D广泛应用于DC-DC转换器、智能手机、平板电脑、智能音乐播放器、电子书等手持设备，主要用于电池充电管理与负载开关。其超低的导通电阻能显著降低传导损耗，这不仅有效提升了电能利用效率，延长了电池单次充电的使用时长，还能减少发热，有助于延长电池的整体寿命。　　AKF20P45D具有±8V的栅-源额定电压，其在4.5V、2.5V、1.8V、1.5V的栅-源电压条件下，分别对应35mΩ、50mΩ、100mΩ和160mΩ的超低导通电阻。相比Vishay公司同类型的SiA923EDJ产品，AKF20P45D具有更低的导通电阻。SiA923EDJ在4.5V、2.5V、1.8V、1.5V的栅-源电压条件下，对应54mΩ、70mΩ、104mΩ和165mΩ的导通电阻。　　在关键的导通电阻性能上，AKF20P45D 显著领先于主流竞品。对比 Vishay 的 SiA923EDJ，在相同的栅-源电压(4.5V/2.5V/1.8V/1.5V)条件下，AKF20P45D的导通电阻(35/50/100/160 mΩ)均低于后者的(54/70/104/165 mΩ)，相比AKF20P45D的导通电阻全面更低，性能优势明显。此外，它同样具备 ±8V 的栅-源耐压，确保工作的可靠性。　　AKF20P45D具备低至1.5V的导通阈值，使其非常适用于采用低压栅极驱动器的各类手持设备。该特性使其在低总线电压系统中能直接驱动，无需额外的电平转换电路，从而有效节省了PCB空间与BOM成本。同时，其超低的导通电阻能够在峰值电流条件下产生更低的导通压降，这有助于稳定系统电压，降低因电压跌落引发非正常欠压锁定事件的风险，从而提升系统可靠性。　　附AKF20P45D的部分典型参数：
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　　在单极可控硅调光LED驱动电路中，由于没有bulk电容的储能，当调光器启动时或可控硅前沿调光切相时，会产生大量浪涌电流，如图1。　　浪涌电流或尖脉冲电流是有害的，可能会使调光失败甚至损坏调光器。抑制浪涌电流有以下几种方法。　　采用功率电阻　　如图2，采用功率电阻R1来抑制浪涌电流是最简单的方式。功率电阻抑制了浪涌电流，但同时对反激电路输入电流也造成了限制。并且功率电阻(通常10Ω)的功率损耗较高，导致电路效率降低。即便功率电阻为100Ω，峰值电流仍然超过2.0A。　　采用有源阻尼电路　　抑制浪涌电流另一种方法是采用有源阻尼电路，如图3。采用有源阻尼电路在大幅度地降低尖峰电流的同时，还可以大幅减少功率损耗。　　当调光器启动时，MOSFET Q4还处于关断状态，电流从电阻R1流过，因此能够有效地控制浪涌电流。当尖峰电流过后，Q4导通，电流从Q4通过，由于Q4具有非常低的导通电阻，因此电路的损耗非常低。这种方式的优点是不仅有效地抑制了浪涌电流，同时也具有很低的功率损耗。不足点是电路较为复杂并且成本高。　　采用耗尽型MOSFET　　一个更简单且成本更低廉的抑制浪涌电流的方法是使用耗尽型MOSFET Q4，如图4。Q4与电阻R1串联。当调光器启动时，产生浪涌电流，由于流经电阻R1的电流增大，这使Q4的栅极到源极的电压VGS变大，Q4的导电沟道变窄从而起到抑制浪涌电流的作用。浪涌电流过后，Q4的VGS变小使导电沟道变宽。由于Q4具有较低的VGS(OFF)值以及非常小的RDS(ON)，同时串联电阻R1的电阻也非常小，因此电路功率损耗非常小。　　由于电流值ID由耗尽型MOSFET Q4和串联电阻R1共同决定。当选定了耗尽型MOSFET的型号后，串联电阻R1的大小就非常重要，式(1)给出了计算串联电阻方法：　　式中，R为串联电阻R1的电阻值;VGS(OFF)为耗尽型MOSFET的阈值电压;ID为流过耗尽型MOSFET漏-源极的电流;IDSS为当栅极电压为0V时耗尽型MOSFET漏-源极的饱和电流。　　ARK(方舟微)提供的低阈值电压的耗尽型功率MOSFET DMD4523E，为高效抑制浪涌电流提供了解决之道。DMD4523E耗尽型MOSFET，产品击穿电压BVDSX超过450V，导通电阻RDS(ON)最大值仅2Ω，阈值电压VGS(OFF)为-4V～-1.7V，是抑制浪涌电流应用的首选产品。
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　　01 特点　　1、N沟道耗尽型(常开)　　2、优异的热稳定性　　3、超低泄漏电流　　4、DMZ42C10S具有更低的导通电阻：6Ω(Max)@25℃　　5、DMX(S)22C40A具有更高的耐压：400V　　6、切换速度极快　　02 应用　　1、点火模块　　2、常闭开关　　3、固态继电器　　4、转换器　　5、恒流源　　6、线性放大器　　7、调节器　　8、智能变送器　　03 解决方案(1)：智能变送器、压力传感器等各类传感变送方案　　下图为具备HART功能的智能变送器电路示意图, DMZ42C10S & DMX(S)22C40A系列产品用于给AD421的VCC供电，该系列产品支持高电压输入，具有极佳的抑制瞬态浪涌能力，可对复杂电磁环境中的传感器、变送器实现有效的过压过流保护。该系列产品的参数、品质完全达到国外同类产品水平，其性能已达到甚至超过常用的BSS169、DN2530、DN2535、DN2540、DN3545、CPC3909、BSP179、LND150等产品，可实现完美替代。　　04 解决方案(2)：非隔离式电源中的应用方案　　该电路无需使用其它DC-DC元件，仅使用一颗耗尽型MOSFET器件，即可将较高电压转换为稳定的低电压提供给LDO电路输入端，并且具有良好的瞬态浪涌抑制能力，电路结构简单。
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　　01产品简介　　DMZ(X)1315E /DMZ(X)1315EL是ARK(方舟微)利用特有的UltraVt®专利技术开发的一款具有超高阈值电压的耗尽型功率MOSFET。该系列产品相对于DMZ(X)1015E产品，具有更高的击穿电压，其漏-源击穿电压(BVDSX)超过130V，且具有ESD防护设计，可在-55℃至150℃的温度范围内稳定工作。　　DMZ(X)1315E /DMZ(X)1315EL可直接作为高压稳压器使用，利用其(超高)亚阈值特性，可直接将输入的高电压转换为稳定的低电压，给PWM IC等负载供电。　　DMZ(X)1315E /DMZ(X)1315EL专为满足IC在宽范围电压输入场景下的供电需求而设计，其简单易用的稳压特性，非常适合用于QC 2.0/3.0/4.0快充、USB Type-C PD快充、USB Type-C直充、具有宽输出电压范围的电源适配器等多种电源系统中，可有效简化PWM IC供电方案，提高电源系统的稳定性。　　02产品特性　　★ 产品类型：N沟道(超高阈值)耗尽型MOSFET。　　★ 阈值电压：　　DMZ(X)1315E：-27V|VGS(OFF)| >17V@ID=8μA);-11.5V>VGS(OFF)@ID=5mA(数值上：11.5V<|VGS(OFF)|@ID=5mA)。　　DMZ(X)1315EL：-20V|VGS(OFF)| >13V@ID=8μA);-10.5V>VGS(OFF)@ID=5mA(数值上：10.5V<|VGS(OFF)|@ID=5mA)。　　★ 高耐压：允许输入电压高达130V。　　★ ESD能力：具有ESD防护能力。　　★ 功能特点：具有可靠易用的稳压特性。　　03应用领域　　■ QC2.0/3.0/4.0快充系统　　■ USB Type-C PD 电源系统　　■ USB Type-C 直充系统　　■ 宽输出电压范围电源适配器　　■ 直流接触器
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