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场效应管需求强劲 MOSFET美铺森代理

问题描述及网友解答:  MOSFET需求强劲
  
  美商超微采用台积电7纳米制程量产Zen 2架构中央处理器(CPU)及RDNA架构绘图处理器(GPU),同步支援新一代PCIe Gen 4传输协定,随着超微市占率持续攀升,对采用新传输协定态度明显保守的英特尔,也传出会在今年推出支援PCIe Gen 4的个人电脑及伺服器处理器。法人看好PCIe Gen 4世代交替会带动金氧半场效电晶体(MOSFET)强劲需求。
  
  虽然肺炎疫情打乱了个人电脑及伺服器供应链的生产节奏,但随着ODM/OEM厂的大陆厂区复工率回升,预期3月底或4月初就可回复正常生产,在芯片库存回补需求持续转强的情况下,MOSFET业者接单进入旺季。由于国际IDM大厂的MOSFET产能已转向5G基建及车用等市场,台湾业者因此接获电脑及伺服器MOSFET急单,并提高在晶圆代工厂投片量以因应ODM/OEM厂的强劲需求。
  
  而今年个人电脑及伺服器市场最大的技术变革,就是PCIe Gen 4即将进入爆发成长阶段。
  
  超微去年推出支援PCIe Gen 4的Zen 2架构CPU及RDNA架构GPU,随着市占率明显提升及供应链生态圈快速发展,包括固态硬碟(SSD)、人工智慧**卡及绘图卡等产品大量涌现,而超微今年与台积电扩大合作,将在下半年陆续推出采用支援极紫外光(EUV)7+纳米的Zen 3架构CPU及RDNA 2架构GPU,扩大在PCIe Gen 4市场影响力。
  
  英特尔传出原先有意跨过PCIe Gen 4并直攻PCIe Gen 5,即将推出的14纳米Comet Lake桌上型CPU仍仅支援PCIe Gen 3。
  
  但随着超微因支援PCIe Gen 4应用而扩大CPU市占率,加上绘图芯片大厂辉达(NVIDIA)将会在新款7纳米Ampere绘图芯片中加入支援PCIe Gen 4,业界指出,英特尔将会在今年下半年推出支援PCIe Gen 4的处理器。
  
  OEM厂透露,英特尔今年内将推出支援PCIe Gen 4的Ice Lake伺服器处理器及新一代Whitley平台,新一代10纳米Tiger Lake及Rocket Lake等桌机或笔电处理器也会开始支援PCIe Gen 4。至于支援PCIe Gen 5的首发产品线预估会是Eagle Stream伺服器平台,将会在2021年之后上市。
  
  由于PCIe Gen 4传输速率较上代倍增,搭配的CPU或GPU运算速度更快,功耗需求提升下又要有效节省电力,电源管理架构上至少需要增加20~30%的MOSFET用量。法人看好PCIe Gen 4世代交替将带动更多MOSFET需求。

  一、场效应管的分类
  
  场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管(JFET)因有两个PN结而得名,绝缘栅型场效应管(JGFET)则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。目前在绝缘栅型场效应管中,应用最为广泛的是MOS场效应管,简称MOS管(即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET);此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管,以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。
  
  按沟道半导体材料的不同,结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电方式来划分,场效应管又可分成耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。  
  
  场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类。见下图
  
  二、场效应三极管的型号命名方法
  
  现行有两种命名方法。第一种命名方法与双极型三极管相同,第三位字母J代表结型场效应管,O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表 材料,D是P型硅,反型层是N沟道;C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管,3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。  第二种命名方法是CS××#,CS代表场效应管,××以数字代表型号的序号,#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。
  
  三、场效应管的参数
  
  场效应管的参数很多,包括直流参数、交流参数和极限参数,但一般使用时关注以下主要参数:
  
  1、I DSS — 饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压U GS=0时的漏源电流。
  
  2、UP — 夹断电压。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,使漏源间刚截止时的栅极电压。
  
  3、UT — 开启电压。是指增强型绝缘栅场效管中,使漏源间刚导通时的栅极电压。
  
  4、gM — 跨导。是表示栅源电压U GS — 对漏极电流I D的控制能力,即漏极电流I D变化量与栅源电压UGS变化量的比值。gM 是衡量场效应管放大能力的重要参数。
  
  5、BUDS — 漏源击穿电压。是指栅源电压UGS一定时,场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数,加在场效应管上的工作电压必须小于BUDS。
  
  6、PDSM — 最大耗散功率。也是一项极限参数,是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时,场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量。
  
  7、IDSM — 最大漏源电流。是一项极限参数,是指场效应管正常工作时,漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过IDSM
  
  四、场效应管的作用
  
  1、场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器。
  
  2、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。
  
  3、场效应管可以用作可变电阻。
  
  4、场效应管可以方便地用作恒流源。
  
  5、场效应管可以用作电子开关。
  
  五、常用场效用管
  
  1、MOS场效应管
  
  即金属-氧化物-半导体型场效应管,英文缩写为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor),属于绝缘栅型。其主要特点是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层,因此具有很高的输入电阻(最高可达1015Ω)。它也分N沟道管和P沟道管,符号如图1所示。通常是将衬底(基板)与源极S接在一起。根据导电方式的不同,MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指:当VGS=0时管子是呈截止状态,加上正确的VGS后,多数载流子被吸引到栅极,从而“增强”了该区域的载流子,形成导电沟道。耗尽型则是指,当VGS=0时即形成沟道,加上正确的VGS时,能使多数载流子流出沟道,因而“耗尽”了载流子,使管子转向截止。  
  
  以N沟道为例,它是在P型硅衬底上制成两个高掺杂浓度的源扩散区N+和漏扩散区N+,再分别引出源极S和漏极D。源极与衬底在内部连通,二者总保持等电位。图1(a)符号中的前头方向是从外向里,表示从P型材料(衬底)指身N型沟道。当漏接电源正极,源极接电源负极并使VGS=0时,沟道电流(即漏极电流)ID=0。随着VGS逐渐升高,受栅极正电压的吸引,在两个扩散区之间就感应出带负电的少数载流子,形成从漏极到源极的N型沟道,当VGS大于管子的开启电压VTN(一般约为+2V)时,N沟道管开始导通,形成漏极电流ID。
  
  国产N沟道MOSFET的典型产品有3DO1、3DO2、3DO4(以上均为单栅管),4DO1(双栅管)。它们的管脚排列(底视图)见图2。 
  
  MOS场效应管比较“娇气”。这是由于它的输入电阻很高,而栅-源极间电容又非常小,极易受外界电磁场或静电的感应而带电,而少量电荷就可在极间电容上形成相当高的电压(U=Q/C),将管子损坏。因此了厂时各管脚都绞合在一起,或装在金属箔内,使G极与S极呈等电位,防止积累静电荷。管子不用时,全部引线也应短接。在测量时应格外小心,并采取相应的防静电感措施。
  
  六、场效应管与晶体管的比较
  
  (1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。
  
  (2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。
  
  (3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。
  
  (4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。
  
  北京南电科技MOSFET代理KECLRCMaplesemi等国内外品牌,17年来专注分销安森美ON产品,正品保障,3000平现货仓库,规格齐全,品种多样,能够满足广大客户的需要。

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