在10kW至50kW功率等級的應用場景中，功率模塊與分立MOSFET的使用呈現(xiàn)共存趨勢。盡管功率模塊在結(jié)構(gòu)集成度和熱管理方面具有天然優(yōu)勢，但分立MOSFET憑借更高的設計自由度、靈活的拓撲適配能力以及更豐富的產(chǎn)品組合，正逐步獲得工程師青睞。

特別是在需要高功率密度和高效能轉(zhuǎn)換的設計中，并聯(lián)多個分立MOSFET不僅能夠滿足功率需求，還能有效降低導通損耗和開關損耗，改善整體熱分布，提升系統(tǒng)可靠性。

并聯(lián)MOSFET的優(yōu)勢不止于功率擴展

除了提升輸出功率，并聯(lián)MOSFET還能帶來以下技術優(yōu)勢：

降低導通損耗：總導通電阻隨并聯(lián)數(shù)量呈反比下降；

優(yōu)化開關損耗：電流均分可降低單管承受的瞬態(tài)應力，從而減少電壓尖峰和能量損耗；

增強散熱性能：多器件分攤熱量，單位面積熱流密度下降，有助于維持較低結(jié)溫；

提高設計靈活性：便于根據(jù)成本、性能需求靈活搭配不同規(guī)格器件；

簡化原型驗證流程：無需依賴復雜封裝，可直接通過PCB布局測試不同配置。

然而，并非所有MOSFET都適合并聯(lián)使用。關鍵挑戰(zhàn)在于器件間的參數(shù)差異（如RDS(on)、閾值電壓Vth）可能導致電流分配不均，進而引發(fā)局部過熱甚至熱失控風險。

熱失控隱患與抑制策略

碳化硅（SiC）MOSFET因其優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性，成為并聯(lián)設計的理想候選者。以意法半導體（STMicroelectronics）第三代SiC MOSFET SCT011HU75G3AG為例，其RDS(on)隨溫度變化曲線非常平坦，在25°C至175°C范圍內(nèi)僅上升約50%，遠低于傳統(tǒng)硅基MOSFET（可達200%以上）。

這種特性意味著即使在高溫工況下，器件仍能保持相對穩(wěn)定的導通損耗，避免因電阻升高導致電流進一步集中，從而抑制熱失控的發(fā)生。

此外，仿真結(jié)果顯示，即便兩個并聯(lián)MOSFET之間存在RDS(on)偏差（例如11.4mΩ vs 15mΩ），在合理熱管理和TIM材料支持下，電流失衡率控制在22%以內(nèi)，且兩者結(jié)溫仍在安全范圍內(nèi)，具備充足的工作裕量。

散熱設計是成敗關鍵

并聯(lián)MOSFET的熱管理效果高度依賴于導熱界面材料（TIM）的選擇。當前市場已有熱導率超過20W/(m·K)的新型間隙填充材料，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的7W/(m·K)填隙膠，可大幅降低殼溫與散熱器之間的熱阻，提升整體散熱效率。

以ST HU3PAK封裝器件為例，其散熱面積達120mm2，在140A RMS電流條件下，兩個并聯(lián)器件的殼溫差小于8°C，表明熱耦合良好，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

ST第三代SiC MOSFET為何適合并聯(lián)？

ST推出的第三代SiC MOSFET系列產(chǎn)品具備以下并聯(lián)友好特性：

極低RDS(on)，典型值為11.4mΩ；

RDS(on)溫度系數(shù)小，具備自限流能力；

支持頂面或底面散熱封裝形式，便于多樣化布局；

開關性能優(yōu)異，適用于高頻應用；

高ESD和短路耐受能力，增強系統(tǒng)魯棒性。

這些特性使其在并聯(lián)配置中表現(xiàn)出色，既能保證良好的均流性能，又能有效防止熱失控，是構(gòu)建高功率密度、高效率電源系統(tǒng)的優(yōu)選器件。