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スペースに制約のある設計で効率的な電力制御を実現する方法 (Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

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No. 1770 2023. 9. 12
◇スペースに制約のある設計で効率的な電力制御を実現する方法
 (Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)


◇マルツの技術情報
  生体信号検出回路の製作 【LP17:センシング回路編】
  スペースに制約のある設計で効率的な電力制御を実現する方法
(Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
 
   
   「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

 今回は、小型でスマートな電池駆動デバイスの設計に適したNexperia社のトレンチ構造MOSFETについて解説した記事をご紹介します。

スペースに制約のある設計で効率的な電力制御を実現する方法

 イヤホンやスマートウォッチ、AR(拡張現実)/VR(仮想現実)メガネ、補聴器などのウェアラブルデバイスの小型化と機能の進化には眼を瞠るものがありますが、AIなども導入されつつあり、より小型の部品で高効率な設計が求められています。さらに、電力損失や発熱を抑えるためにスイッチング素子の低オン抵抗化が必須となっています。

 Nexperia社のDFN(Dual Flatpack No-lead)0603シリーズは、このような用途に使用するために開発されたMOSFETです。Nexperia社は、2017年に中国国営の投資会社JAC Capitalが、NXP Semiconductors社のスタンダードプロダクト事業部を買収して設立された企業です。2018年からはWingtech Technology社の子会社になっています。Nexperia社はオランダのナイメーヘンに本社を置き、ディスクリート、汎用ロジック、MOSFETを主力製品にしています。

 Nexperia社のDFNシリーズには、
 ・DFN2020(2.0×0.65×4.0mm)
 ・DFN1010(1.1×1.0×0.37mm)
 ・DFN1006(1.0×0.6×0.48mm)
 ・DFN0606(0.62×0.62×0.37mm)
 ・DFN0603(0.63×0.33×0.25mm)
のラインナップがあります。DFN0603シリーズは、超小型で高さを0.25mmに抑えながら機能を損なうことなく、ドレイン-ソース間オン抵抗を他のパッケージと比較して74%も低減しています。


 
トレンチ構造のMOSFET
 
 DFN0603シリーズには、4つのNチャンネルMOSFETと1つのPチャンネルMOSFETがあります。小型化と低オン抵抗の両立は、ゲートを深い溝にするトレンチ構造によって実現されています。MOSFETは、多数のFETセルが並列に接続された構造をしています。ゲートをウェハの表面で平らに形成するプレーナ構造ではFETセルの微細化が困難ですが、微細化が可能なトレンチ構造はFETセルをたくさん並べることができるため全体の小型化が可能で、オン抵抗も小さくすることができます。

 【アプリケーションラボ】では、ウェアラブルデバイスを設計する際の課題について解説した後、Nexperia社のDFN0603シリーズMOSFETを紹介しています。そして、トレンチ型MOSFETのしくみおよび電池駆動において充電間隔を長くするために電力消費を抑える方法などについて解説しています。

 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。
 

 
NチャンネルトレンチMOSFET(耐圧20V、ESD保護2kV)
 【PMX100UNEZ】 単価:¥65 (税込)

NチャンネルトレンチMOSFET(耐圧20V)
 【PMX100UNZ】 単価:¥109 (税込)

NチャンネルトレンチMOSFET(耐圧30V、ESD保護2kV)
 【PMX300UNEZ】 単価:¥65 (税込)

PチャンネルトレンチMOSFET(耐圧20V)
 【PMX400UPZ】 単価:¥114 (税込)

NチャンネルトレンチMOSFET(耐圧60V)
 【PMX700ENZ】 単価:¥103 (税込)
 
 
【マルツの技術情報】
マルツエレックは回路設計のご要望にお応えします
生体信号検出回路の製作 【LP17:センシング回路編】

 3 種類の生体信号を検出し、GPIO に入力する為の信号処理を行う。 定常状態に達する時間を最短にし、Ip-p=10m[A] の正弦波から 直流電圧に変換する。また、高速レベル変換及びV-I 変換回路を含む。 資料のダウンロードはこちらから。

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