今年三極管供應仍然緊張
Microsemi公司的Lynch更是對今年三極管價格的上升充滿信心。他強調(diào)：“今年，三極管的價格一定會上升，盡管許多公司已經(jīng)滿負荷生產(chǎn)各種三極管，但仍然會出現(xiàn)三極管供不應求的現(xiàn)象。Microsemi公司批量供貨的時間是8-14個星期。”
今年世界各地，特別是中國，移動通信產(chǎn)品的生產(chǎn)會有意想不到的激劇增長。中國今年移動電話將增長4000萬部，這將造成整個三極管市場供應緊張，甚至短缺。供不應求，則價格上升，這是自然規(guī)律。所以，“今年三極管的價格不會下降，反而會提升。”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個星期。”在某些場合，RF三極管已經(jīng)集成到一些應用(如DECT)中了，但是，由于RF三極管有較大的靈活性、價格優(yōu)勢和較好的性能，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)移動通信所必需的元件，其市場需求還在增長。
表面安裝三極管：市場需求重點
小型化就是高效率，是一個永恒的主題。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認為。
“對于蜂窩電話來說現(xiàn)在的SO-8封裝簡直就是龐然大物，現(xiàn)在流行的是TSOP-6的芯片級封裝。對于便攜式電腦(包括膝上型電腦)應用，SO-8封裝依然是首選，因為便攜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。對于桌面應用，因為在桌面應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，對采用其它復合半導體材料的三極管市場需求也在增大。“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用，每個心臟起搏器需要10個MOSFET。僅去年，心臟起搏器的銷售量即達70,000只，今后心臟起搏器還將以每年20%以上的比例增長。表面安裝型肯定會成為三極管的主流形式。2000年倒裝片會走強，并因此而省去小信號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通信輸入級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200mA，500MHz時增益達15.5dB，適用于12V移動式雙向無線應用。
Microsemi還為醫(yī)療、數(shù)字相機和移動電話推出高密度三端口Powermite表面安裝功率半導體器件。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)療應用。
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Powermite 3節(jié)省空間的表面安裝式封裝是針對第三代移動電話、WAP設備、膝上電腦和需要電源管理、瞬間電壓保護或
電池充電保護的便攜式設備。Lynch說，“便攜式設備的功能越來越多，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)字相機閃存和馬達控制用的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公司為辦公室自動化產(chǎn)品市場開發(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三極管會成主流
1將來，下一代PDA、移動電話、網(wǎng)絡瀏覽器及其它信息電器都將以無線方式與世界互聯(lián)。對于RF三極管而言，其發(fā)展動力主要是技術(shù)性能：低供電電壓、低噪聲。“Infineon的SIEGET技術(shù)為基于SiGe的三極管設立了新的技術(shù)標準，其BFP620在1.8GHz附近的噪聲系數(shù)為0.65dB。”Reimer說。LNA、驅(qū)動級、緩沖級和移動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移動電話用RF放大器模塊是一種低壓、低電流、高效三級GaAs FET，該放大器的靜態(tài)待機電流相當?shù)?，僅85mA(典型值)，功率效率比前代產(chǎn)品提高37%，同時采用3.2V工作電壓，可使移動電話的通話時間延長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CDMA移動電話電池壽命而專門設計的，不論是通話或待機狀態(tài)，該放大器都節(jié)省電池電能。”
APT的ARF450是一個共源結(jié)構(gòu)的RF功率MOSFET對管，是為頻率高達120MHz的推拉或平行RF功率放大器而設計的。其額定耗散功率為650W，工作電壓可達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)點在于其每單位面積和導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，但其缺點是要犧牲效率，其轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生的熱量會增多，并縮短電池壽命。Schleisner說：“這種轉(zhuǎn)換器通常采用一對低壓MOSFET，上面一只MOSFET向感應線圈提供電流，而下面的另一只MOSFET則起同步整流器的作用。只要在適當?shù)臅r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。這種同步整流方式的效率比標準整流方式高5-7%。”
1General semiconductor公司推出新的GENFET系列低電壓功率MOSFET是為改善個人電腦中為微處理器供電的DC/DC轉(zhuǎn)換電路的效率而設計的。“下一代微處理器對電源的要求使得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，已成為一項非常嚴苛的目標。對設計移動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，設計轉(zhuǎn)換損失最小而效率最高電源，不但是個人設計功力的表現(xiàn)也有賴于廠商的協(xié)助。
Intersil最新MOSFET驅(qū)動器具有靈活的門驅(qū)動電壓，在全頻段內(nèi)優(yōu)化MOSFET導通和開關(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備，如筆記本電腦等。其低門電荷和短恢復時間可減小開關(guān)型穩(wěn)壓電源的損耗。
另外，高頻雙N通道功率MOSFET驅(qū)動器HIP6601和HIP6603具有靈活的門驅(qū)動電壓，這些器件可優(yōu)化效率，并減少高頻開關(guān)元件、加載點DC/DC轉(zhuǎn)換器數(shù)量，適用于多相功率轉(zhuǎn)換。HIP6601以12V推動同步整流橋中的低位門，而高位門可由5-12V電壓驅(qū)動。HIP6603則以5-12V電壓驅(qū)動高、低位門。設計人員可在任意給定的開關(guān)頻率選擇最適合的驅(qū)動電壓，實現(xiàn)MOSFET導通和開關(guān)損耗之間的最佳優(yōu)化。Intersil產(chǎn)品營銷經(jīng)理George Lakkas說：“這類器件可減少設計過程的復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數(shù)。HIP6601和HIP6603以8腳SOIC封裝，1000片批量單價為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，且其導通電阻比以前的產(chǎn)品小。這類產(chǎn)品的應用范圍包括：用于功率因素校正的前級穩(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個單價從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)，下降時間短，在數(shù)安培感性負載下進行開關(guān)操作時僅為30ns。又因其具有嚴格控制的電荷存留時間、非常短的導通時間，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)點溫度有所降低，降低了對散熱片的要求，提高了組件可靠性。這還意味著在所定結(jié)點升溫下，BUJ系列晶體管與其它任何玻璃臺面型或平面型晶體管相比，可驅(qū)動更大的功率負載。
“對于峰值電流高達1A至2A的開關(guān)低電壓負載來說，硅雙極晶體管仍然是許多設計工程師的優(yōu)選組件，因為它們與MOSFET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，使移動設備中的電池壽命大幅度延長。”
最初的兩款互補的SOT23包裝晶體管(BDL31和BDL32)可以處理高達5A的電流。很快還將補充兩款5A的SOT223包裝型號(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包裝型號亦計劃于今年內(nèi)推出。小信號突破晶體管較高的峰值電流額定值使之更適用于小馬達控制。所有型號產(chǎn)品現(xiàn)已批量供貨，價位在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)勢應用于以前由100-200V DMOS功率MOSFET主導的領(lǐng)域。其典型應用領(lǐng)域包括開關(guān)電源、DC/DC變換器及負載開關(guān)設備。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，設計者可利用SiliconMAX(TM) MOSFET較低的RDS(ON)值來增加負載電流處理能力。在大功率應用中，負載電流通常由兩只或更多的DMOS組件并連后來分擔，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
“市場對通用音頻三極管的需求相當高，特別是移動電話和汽車市場對音頻三極管的用量較大。音頻三極管的發(fā)展趨勢是封裝越來越小(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，對于電池供電的應用，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三極管的溫度補償和電流穩(wěn)定。
