今年三極管供應(yīng)仍然緊張
Microsemi公司的Lynch更是對(duì)今年三極管價(jià)格的上升充滿信心。他強(qiáng)調(diào)：“今年，三極管的價(jià)格一定會(huì)上升，盡管許多公司已經(jīng)滿負(fù)荷生產(chǎn)各種三極管，但仍然會(huì)出現(xiàn)三極管供不應(yīng)求的現(xiàn)象。Microsemi公司批量供貨的時(shí)間是8-14個(gè)星期。”
今年世界各地，特別是中國，移動(dòng)通信產(chǎn)品的生產(chǎn)會(huì)有意想不到的激劇增長(zhǎng)。中國今年移動(dòng)電話將增長(zhǎng)4000萬部，這將造成整個(gè)三極管市場(chǎng)供應(yīng)緊張，甚至短缺。供不應(yīng)求，則價(jià)格上升，這是自然規(guī)律。所以，“今年三極管的價(jià)格不會(huì)下降，反而會(huì)提升。”Infineon公司調(diào)諧器/分立器件產(chǎn)品營銷經(jīng)理Peter Reimer說，“Infineon公司批量供貨期為12-20個(gè)星期。”在某些場(chǎng)合，RF三極管已經(jīng)集成到一些應(yīng)用(如DECT)中了，但是，由于RF三極管有較大的靈活性、價(jià)格優(yōu)勢(shì)和較好的性能，RF三極管將繼續(xù)有需求，還將是下一代和再下一代(UMTS/W-CDMA)移動(dòng)通信所必需的元件，其市場(chǎng)需求還在增長(zhǎng)。
表面安裝三極管：市場(chǎng)需求重點(diǎn)
小型化就是高效率，是一個(gè)永恒的主題。人們要求便攜式通信產(chǎn)品體積越來越小，功耗越來越低，作功率放大用的三極管和作為電源組成重要成份的開關(guān)三極管的封裝也要求越來越小，表面安裝型成為主流。
“三極管的封裝趨勢(shì)是：體積越來越小、集成度越來越高(MMIC)以及臥式/無引腳封裝。表面安裝現(xiàn)在是，將來也還將是三極管的主流封裝。”Reimer認(rèn)為。
“對(duì)于蜂窩電話來說現(xiàn)在的SO-8封裝簡(jiǎn)直就是龐然大物，現(xiàn)在流行的是TSOP-6的芯片級(jí)封裝。對(duì)于便攜式電腦(包括膝上型電腦)應(yīng)用，SO-8封裝依然是首選，因?yàn)楸銛y式電腦的電流消耗在增大，由于散熱的要求限制了最終封裝的縮小。對(duì)于桌面應(yīng)用，因?yàn)樵谧烂鎽?yīng)用中空間和散熱都不是問題，所以，TO-263甚至TP-220都有采用。”Schleisner說。
除了小型化，對(duì)采用其它復(fù)合半導(dǎo)體材料的三極管市場(chǎng)需求也在增大。“Microsemi現(xiàn)在正采用的有InGaP、SiGe和SiC。”Lynch說。 “在嵌入式電子系統(tǒng)中，元器件大小是一個(gè)關(guān)鍵因素。”新型多相高壓療法將使得嵌入式心臟起搏器獲得推廣應(yīng)用，每個(gè)心臟起搏器需要10個(gè)MOSFET。僅去年，心臟起搏器的銷售量即達(dá)70,000只，今后心臟起搏器還將以每年20%以上的比例增長(zhǎng)。表面安裝型肯定會(huì)成為三極管的主流形式。2000年倒裝片會(huì)走強(qiáng)，并因此而省去小信號(hào)或小功率三極管的封裝。倒裝片直接安裝到PCB上，可節(jié)省空間并削減制造成本。今年2月7日，Microsemi推出一種用于雙向移動(dòng)通信輸入級(jí)功放用的表面安裝型低噪聲射頻MRF5812系列小功率三極管，MRF5812系列的集電極電流低達(dá)200mA，500MHz時(shí)增益達(dá)15.5dB，適用于12V移動(dòng)式雙向無線應(yīng)用。
Microsemi還為醫(yī)療、數(shù)字相機(jī)和移動(dòng)電話推出高密度三端口Powermite表面安裝功率半導(dǎo)體器件。新的Powermite 3封裝用于取代目前廣泛采用的外形較大、較高的D-PAK封裝和TO-220封裝。Powermite 3高度不到1.1mm，只需5.3mm×4.8mm的PCB板，大約是D-PAK和TO-220封裝的1/3大小。Microsemi美國分部總經(jīng)理Angelo Santamaria說：“Powermite 3除了體積小，結(jié)構(gòu)也相當(dāng)牢固，比普通封裝有好得多的熱組抗特性。”已推出的Powermite 3封裝的是一種N溝道MOSFET，額定電壓1000V，面向嵌入式醫(yī)療應(yīng)用。
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Powermite 3節(jié)省空間的表面安裝式封裝是針對(duì)第三代移動(dòng)電話、WAP設(shè)備、膝上電腦和需要電源管理、瞬間電壓保護(hù)或
電池充電保護(hù)的便攜式設(shè)備。Lynch說，“便攜式設(shè)備的功能越來越多，功率消耗越來越大，但體積卻越來越小。Powermite 3恰好滿足這種要求。”“隨后將推出的是供數(shù)字相機(jī)閃存和馬達(dá)控制用的500V MOSFET、音頻放大器用的30-40V MOSFET。”Santamaria說。“將來，Powermite 3封的器件還將包括各種肖特基二極管、整流器、Fetkys(MOSFET和肖特基二極管的組合產(chǎn)品)、低噪聲穩(wěn)壓器和定制芯片。”
現(xiàn)在Shindengen公司為辦公室自動(dòng)化產(chǎn)品市場(chǎng)開發(fā)表面安裝型單片式DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊。最新生產(chǎn)的產(chǎn)品包括高效、高擊穿電阻、高頻分立雙極三極管。
低功耗RF三極管會(huì)成主流
1將來，下一代PDA、移動(dòng)電話、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器及其它信息電器都將以無線方式與世界互聯(lián)。對(duì)于RF三極管而言，其發(fā)展動(dòng)力主要是技術(shù)性能：低供電電壓、低噪聲。“Infineon的SIEGET技術(shù)為基于SiGe的三極管設(shè)立了新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其BFP620在1.8GHz附近的噪聲系數(shù)為0.65dB。”Reimer說。LNA、驅(qū)動(dòng)級(jí)、緩沖級(jí)和移動(dòng)通信振蕩器將大量采用低壓、低噪聲RF三極管。
Mitsubishi的一款PCS頻帶(1.85-1.91GHz)CDMA移動(dòng)電話用RF放大器模塊是一種低壓、低電流、高效三級(jí)GaAs FET，該放大器的靜態(tài)待機(jī)電流相當(dāng)?shù)?，僅85mA(典型值)，功率效率比前代產(chǎn)品提高37%，同時(shí)采用3.2V工作電壓，可使移動(dòng)電話的通話時(shí)間延長(zhǎng)10%。外形大小為7.5x7.5x1.7mm。Mitsubishi電子(美國)微波/RF產(chǎn)品部策略營銷經(jīng)理Byron Gutow說：“該款新放大器是為延長(zhǎng)CDMA移動(dòng)電話電池壽命而專門設(shè)計(jì)的，不論是通話或待機(jī)狀態(tài)，該放大器都節(jié)省電池電能。”
APT的ARF450是一個(gè)共源結(jié)構(gòu)的RF功率MOSFET對(duì)管，是為頻率高達(dá)120MHz的推拉或平行RF功率放大器而設(shè)計(jì)的。其額定耗散功率為650W，工作電壓可達(dá)150V，特別適用于做高頻RF功率發(fā)生器。今年第二季度全面投產(chǎn)。
開關(guān)電源三極管新進(jìn)展
“General Semiconductor公司的Trench MOSFET是一種低電壓、高性能功率MOSFET，它采用與200V電壓以上MOSFET所用的“平面技術(shù)”相反的溝道技術(shù)。溝道型MOSFET的優(yōu)點(diǎn)在于其每單位面積和導(dǎo)通電阻比其它功率三極管的低很多。”Schleisner說。
在數(shù)字系統(tǒng)中，3-5V的電源變化通常由DC/DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。這些DC/DC轉(zhuǎn)換器通常用于低噪聲穩(wěn)壓電源(Low dropout Regulators, LDO)。LDO是3V系統(tǒng)最便宜的穩(wěn)壓電源，但其缺點(diǎn)是要犧牲效率，其轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生的熱量會(huì)增多，并縮短電池壽命。Schleisner說：“這種轉(zhuǎn)換器通常采用一對(duì)低壓MOSFET，上面一只MOSFET向感應(yīng)線圈提供電流，而下面的另一只MOSFET則起同步整流器的作用。只要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間捕獲電流，下面那只MOSFET就可完成過去一般由肖特基整流器完成的整流任務(wù)。這種同步整流方式的效率比標(biāo)準(zhǔn)整流方式高5-7%。”
1General semiconductor公司推出新的GENFET系列低電壓功率MOSFET是為改善個(gè)人電腦中為微處理器供電的DC/DC轉(zhuǎn)換電路的效率而設(shè)計(jì)的。“下一代微處理器對(duì)電源的要求使得MOSFET越來越重要，要求MOSFET在高頻開關(guān)過程的電流損耗盡量小。”General semiconductor營銷和業(yè)務(wù)部副總裁Matthew O'Reilly說。
目前PC的CPU頻率愈來愈高，速度也越來越快，電能消耗也隨之增加。如何讓提供CPU所需電力的電源轉(zhuǎn)換線路的轉(zhuǎn)換損失降到最小，已成為一項(xiàng)非常嚴(yán)苛的目標(biāo)。對(duì)設(shè)計(jì)移動(dòng)電腦電源線路的工程師而言，如何在有限的印刷電路板上選擇適合尺寸的電子零件，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換損失最小而效率最高電源，不但是個(gè)人設(shè)計(jì)功力的表現(xiàn)也有賴于廠商的協(xié)助。
Intersil最新MOSFET驅(qū)動(dòng)器具有靈活的門驅(qū)動(dòng)電壓，在全頻段內(nèi)優(yōu)化MOSFET導(dǎo)通和開關(guān)之間的損耗，高開關(guān)頻率減少電路板體積和自身重量。其20V/30V 1TF8XXX系列產(chǎn)品提供了低內(nèi)阻，低閘極電容量，包裝尺寸為S08，TSSOP8，及TS0P6。用于蜂窩電話和筆記本電腦電源管理和鋰離子電池保護(hù)的溝道技術(shù)MOSFET，包括ITF861XX和ITF870XX兩類，其中的TSSOP8和TSOP6封裝小巧，可用于體積較小的便攜式設(shè)備，如筆記本電腦等。其低門電荷和短恢復(fù)時(shí)間可減小開關(guān)型穩(wěn)壓電源的損耗。
另外，高頻雙N通道功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器HIP6601和HIP6603具有靈活的門驅(qū)動(dòng)電壓，這些器件可優(yōu)化效率，并減少高頻開關(guān)元件、加載點(diǎn)DC/DC轉(zhuǎn)換器數(shù)量，適用于多相功率轉(zhuǎn)換。HIP6601以12V推動(dòng)同步整流橋中的低位門，而高位門可由5-12V電壓驅(qū)動(dòng)。HIP6603則以5-12V電壓驅(qū)動(dòng)高、低位門。設(shè)計(jì)人員可在任意給定的開關(guān)頻率選擇最適合的驅(qū)動(dòng)電壓，實(shí)現(xiàn)MOSFET導(dǎo)通和開關(guān)損耗之間的最佳優(yōu)化。Intersil產(chǎn)品營銷經(jīng)理George Lakkas說：“這類器件可減少設(shè)計(jì)過程的復(fù)雜性并改善快速開關(guān)、嵌入式或穩(wěn)壓模塊和5-200W輸出的DC/DC轉(zhuǎn)換器的性能。”HIP6601和HIP6603是HIP6300系列多相脈寬調(diào)制控制器的配套門驅(qū)動(dòng)器。多相電源結(jié)構(gòu)是大功率DC/DC轉(zhuǎn)換器的理想結(jié)構(gòu)，它用更小和更便宜的晶體管，并減少輸入和輸出電容個(gè)數(shù)。HIP6601和HIP6603以8腳SOIC封裝，1000片批量單價(jià)為1.72美元。
APT公司新的MOSFET采用了最新的Power MOS V技術(shù)，具有較快的開關(guān)速度，且其導(dǎo)通電阻比以前的產(chǎn)品小。這類產(chǎn)品的應(yīng)用范圍包括：用于功率因素校正的前級(jí)穩(wěn)壓器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、開關(guān)電源、不間斷電源等。根據(jù)電壓和封裝的不同，每1000個(gè)單價(jià)從14.36-94.42美元不等。
全世界25%的電能消耗于照明系統(tǒng)上，提高照明系統(tǒng)的效率可節(jié)省寶貴的能源。Philips的BUJ系列晶體管采用平面鈍化離子注入制程生產(chǎn)，下降時(shí)間短，在數(shù)安培感性負(fù)載下進(jìn)行開關(guān)操作時(shí)僅為30ns。又因其具有嚴(yán)格控制的電荷存留時(shí)間、非常短的導(dǎo)通時(shí)間，以及極低的Vce飽合電壓，因此該晶體管的功率耗散在電子照明鎮(zhèn)流器應(yīng)用中可節(jié)省40%的能量。除節(jié)省能源外，其較低的功耗還使結(jié)點(diǎn)溫度有所降低，降低了對(duì)散熱片的要求，提高了組件可靠性。這還意味著在所定結(jié)點(diǎn)升溫下，BUJ系列晶體管與其它任何玻璃臺(tái)面型或平面型晶體管相比，可驅(qū)動(dòng)更大的功率負(fù)載。
“對(duì)于峰值電流高達(dá)1A至2A的開關(guān)低電壓負(fù)載來說，硅雙極晶體管仍然是許多設(shè)計(jì)工程師的優(yōu)選組件，因?yàn)樗鼈兣cMOSFET相比，具有更低的激活電壓及更佳的峰值電流處理能力，”Philips產(chǎn)品行銷經(jīng)理Andreas Niemann說，“具有小信號(hào)突破技術(shù)的新型晶體管在開關(guān)晶體管中具有更低的功率耗散，使移動(dòng)設(shè)備中的電池壽命大幅度延長(zhǎng)。”
最初的兩款互補(bǔ)的SOT23包裝晶體管(BDL31和BDL32)可以處理高達(dá)5A的電流。很快還將補(bǔ)充兩款5A的SOT223包裝型號(hào)(PBSS4540Z和PBSS5540Z)，該兩款產(chǎn)品將具有更低的VCE(sat)和更高的擊穿電壓。SOT89包裝型號(hào)亦計(jì)劃于今年內(nèi)推出。小信號(hào)突破晶體管較高的峰值電流額定值使之更適用于小馬達(dá)控制。所有型號(hào)產(chǎn)品現(xiàn)已批量供貨，價(jià)位在Hfl0.15(SOT23組件)至Hfl0.29（SOT223組件）之間，批量單位為10萬只。
Philips系列新型SiliconMAXTM MOSFET將TrenchMOS技術(shù)在功率耗散和開關(guān)速度方面的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于以前由100-200V DMOS功率MOSFET主導(dǎo)的領(lǐng)域。其典型應(yīng)用領(lǐng)域包括開關(guān)電源、DC/DC變換器及負(fù)載開關(guān)設(shè)備。與DMOS組件相比，SiliconMAXTM功率MOSFET在同一包裝尺寸下，具有低得多的RDS(ON)額定值，或在相同RDS(ON)值下允許使用更小的包裝。
在給定負(fù)載電流能力下，可以減小功率開關(guān)組件的尺寸，如從笨重的TO247包裝的晶體管更換為TO220包裝的SiliconMAX(TM)組件。在很多情況下，甚至可以替換為D2-PAK(TM)表面貼裝SiliconMAX(TM)晶體管。類似的，現(xiàn)有D2-PAK(TM)晶體管可以替換為更小的D-PAK(TM) SiliconMAX(TM)組件。另一方面，設(shè)計(jì)者可利用SiliconMAX(TM) MOSFET較低的RDS(ON)值來增加負(fù)載電流處理能力。在大功率應(yīng)用中，負(fù)載電流通常由兩只或更多的DMOS組件并連后來分擔(dān)，現(xiàn)在則多數(shù)可由一只SiliconMAX(TM)晶體管來代替──組件數(shù)量因此大大減少。
音頻三極管體積、功耗越來越小，集成度越來越高
“市場(chǎng)對(duì)通用音頻三極管的需求相當(dāng)高，特別是移動(dòng)電話和汽車市場(chǎng)對(duì)音頻三極管的用量較大。音頻三極管的發(fā)展趨勢(shì)是封裝越來越小(如SOT3x3、SC75和TSFP3/4)，且集成度越來越高(如SOT363和SCT598)。”Infineon公司調(diào)諧器/分立器件產(chǎn)品營銷經(jīng)理Peter Reimer說，“對(duì)于音頻三極管而言，其最新技術(shù)發(fā)展體現(xiàn)在封裝上，即體積越來越小，集成度越來越高，另外，對(duì)于電池供電的應(yīng)用，電流消耗小是另一發(fā)展方向。”音頻三極管BCR400W采用很小的SOT343封裝，用于其它RF三極管的溫度補(bǔ)償和電流穩(wěn)定。
