专利名称：自动选取金属氧化物半导体场效应晶体管的系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种选取适用电路设计的电子元件的系统及方法，特别涉及一种自动选取适用电路设计的晶体管的系统及方法。
技术背景在当前的电子产品的供电设计中经常采用线性稳压电路(LinearVoltage Regulator，LVR)，LVR广泛应用于个人计算机(PersonalComputer，PC)以及服务器(Server)的主板(Motherboard)以及通信和消费性电子产品等的供电设计中。金属氧化物半导体场效应晶体管(Metallic Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)对于LVR的性能起着十分重要的作用。因此，选择适用的MOSFET成为LVR的设计者面临的重要问题。
选择适用的MOSFET需要计算MOSFET的规格，MOSFET的规格包括消耗功率、栅-源极电压、漏-源极所需最大导通电阻以及内部半导体接面温度等重要参数。这些参数的计算过程对于个人来说是相当复杂的，而且人工计算出现错误的可能性比较大。计算完成规格的重要参数之后，还要根据计算出来的参数选择适用的MOSFET。目前，市场上MOSFET的产品成千上万，因此，根据计算出来的参数选出适用的MOSFET产品需要耗费很多时间。
发明内容鉴于以上内容，有必要提供一种自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管(Metallic Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，MOSFET)的系统，其可以准确计算MOSFET规格并根据计算出的规格快速自动搜索适用的MOSFET产品。
鉴于以上内容，还有必要提供一种自动选取适用电路设计的MOSFET的方法，其可以准确计算MOSFET规格并根据计算出的规格快速自动搜索适用的MOSFET产品。
以下列举较佳实施例说明本发明自动选取适用电路设计的MOSFET的系统，该系统包括一数据库，用于记录不同的MOSFET的规格及产品信息；一电路设计规格接收模块，用于接收电路设计规格；一电路设计规格分析模块，用于分析判断所接收的电路设计规格是否符合电路设计基本要求；一规格计算模块，用于根据所接收的电路设计规格计算适用该电路设计的MOSFET的规格；以及一搜索模块，用于根据计算出的适用该电路设计的MOSFET的规格，在所述数据库中搜索适用该电路设计的MOSFET。
以下列举较佳实施例说明本法明自动选取适用电路设计的MOSFET的方法，该方法包括如下步骤创建一数据库用于记录不同的MOSFET的规格及产品信息；接收该电路设计的规格；判断所接收的电路设计规格是否符合电路设计基本要求；如果所接收的电路设计规格符合电路设计基本要求，则根据所接收的电路设计规格计算适用该电路设计的MOSFET的规格；及根据计算出的适用该电路设计的MOSFET的规格，在所述数据库中搜索适用该电路设计的MOSFET。
相较现有技术，本发明所提供的MOSFET自动选取系统及方法利用电脑计算MOSFET规格及在数据库中搜索适用的MOSFET，解决了人工计算规格容易出现错误的问题，而且本发明利用数据库搜索技术提高了搜索效率及准确性。
图1是本发明自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管系统的较佳实施方式的架构图。
图2是本发明金属氧化物半导体场效应晶体管自动选取软件的功能模块图。
图3是本发明自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的方法较佳实施方式的流程图。
具体实施方式如图1所示，是本发明自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管系统的较佳实施方式的架构图。本发明的硬件架构主要包括个人计算机10、计算机输入装置(包括键盘12以及鼠标14)、计算机显示器16以及数据库18。其中个人计算机10安装有一金属氧化物半导体场效应晶体管(Metallic Oxide SemiconductorField Effect Transistor，MOSFET)自动选取软件20(简称“选取软件20”)。
其中，个人计算机10可以是IBM架构的个人计算机(IBMPersonal Computer，IBM PC)，也可以是Apple公司的Mac PC，还可以是任意其它适用的计算机。
计算机输入装置可以用来输入不同MOSFET产品的规格及产品信息，个人计算机10接收所输入的MOSFET规格及产品信息。计算机输入装置还可以用来输入电路设计的规格，例如线性稳压电路(Linear Voltage Regulator，LVR)的规格，个人计算机10接收所输入的电路设计的规格。
数据库18用于存储个人计算机10所接收的MOSFET规格及产品信息。
选取软件20根据个人计算机10所接收的电路设计的规格计算适用的MOSFET的规格，并根据计算出来的适用的MOSFET的规格在数据库18中搜索适用的MOSFET产品。
计算机显示器16提供一图形用户界面(Graphic User Interface，GUI)配合计算机输入装置的输入操作。计算机显示器16还用于显示选取软件20在数据库18中搜索到的适用的MOSFET的规格及产品信息。
如图2所示，是本发明选取软件20的功能模块图。选取软件20包括一电路设计规格接收模块201、一电路设计规格分析模块203、一规格计算模块205、一搜索模块207、一显示模块209。
电路设计规格接收模块201用于接收通过计算机输入装置所输入的电路设计规格。所述的电路设计的规格包括电路输入电压Vin、电路输出电压Vout、电路输出电流Iout以及MOSFET的表面温度的上限值Ti。
电路设计规格分析模块203用于分析判断所接收的电路设计规格是否符合电路设计基本要求。电路设计者在输入电路设计的规格时，都会有比较详细的考量，从而输入比较合理的规格。因此，电路设计规格分析模块203只需要做基本要求的判定，其中电路设计基本要求包括电路输入电压Vin必须高于电路输出电压Vout，且MOSFET的表面温度的上限值Ti必须高于业界关于MOSFET表面温度标准规范所规定的最低温度，目前业界规范所规定的这一最低温度是55摄氏度。
规格计算模块205用于根据所接收的电路设计规格计算适用该电路设计的MOSFET的规格。MOSFET的规格包括消耗功率Pdis、栅-源极电压Vgs min、漏-源极所需最大导通电阻Rds(on)max以及内部半导体接面温度Tc。
规格计算模块205根据业界标准计算MOSFET的消耗功率公式为Pdis＝(Vin-Vout)*Iout。计算漏-源极所需最大导通电阻的公式为Rds(on)max＝(Vin-Vout)/Iout。计算内部半导体接面温度的公式为Tc＝Ti+(Rthjc*Pdis)，其中Rthjc为MOSFET内部半导体接面至表面热阻系数，对于MOSFET来说，在工艺和规格确定后为一个定值，可以在相关的业界标准的规范中查找到。
对于计算栅-源极电压Vgs min，规格计算模块205根据MOSFET的转移特征曲线(Tranfer Characteristics)以及MOSFET的工艺参数，结合所接收的电路输出电流Iout确定Vgs min。
以下是确定Vgs min(同下所述之VGS)的详细公式ID=μnCoxW2L(VGS-VGS(th))2]]>公式1。
f(VGS)=μnCoxW2L(VGS-VGS(th))2]]>公式2。
公式1为MOSFET漏极电流ID的函数表达式，也就是所述的转移特征曲线，且ID＝电路输出电流Iout。公式2为MOSFET栅-源极电压Vgs min(VGS)的函数表达式。其中ID为MOSFET漏极电流，VGS为最小所需之栅-源极电压，VDS为漏-源极电压，W/L为MOSFET沟道的宽长比，μn为自由电子迁移率，Cox为单位面积的栅极电容量，VGS(th)为MOSFET的开启电压。
在集成电路的工艺参数确定后，宽长比W/L、μn、Cox以及VGS(th)为定值。因此，例如当ID＝电路输出电流Iout＝10A时，若选用工艺参数 为0.17A/V2，VGS(th)为2V，则可计算出Vgs min(VGS)约等于3.3V。
搜索模块207用于根据计算出的适用该电路设计的MOSFET的规格，在所述数据库18中搜索适用该电路设计的MOSFET。搜索模块207首先计算数据库18中存储的所有MOSFET的消耗功率Pdis与规格计算模块205所计算出的Pdis的差值，栅-源极电压Vgsmin与规格计算模块205所计算出的栅-源极电压Vgs min的差值，漏-源极所需最大导通电阻Rds(on)max与规格计算模块205所计算出的漏-源极所需最大导通电阻Rds(on)max的差值，以及内部半导体接面温度Tc与规格计算模块205所计算出的内部半导体接面温度Tc的差值。然后，搜索模块207在数据库18中选择上述所有差值最小MOSFET产品的记录。
显示模块209用于在计算机显示器16上提供一图形用户界面(Graphic User Interface，GUI)配合计算机输入装置的输入操作，并且在计算机显示器16上显示搜索模块207在数据库18中搜索到的MOSFET的规格及产品信息。MOSFET的产品信息通常包括型号、制造商以及价格。
如图3所示，是本发明自动选取适用电路设计的MOSFET的方法较佳实施方式的流程图。在步骤S301中，创建数据库18并通过所述计算机输入装置输入不同MOSFET的规格及产品信息。在数据库18中，每种MOSFET的规格及产品信息都存储在一条数据库记录(Database Record)的不同字段(Field entry)。
在步骤S303中，用户通过所述计算机输入装置输入电路设计的规格，电路设计规格接收模块201接收所输入的电路设计的规格。例如本实施例中，所接收到的电路设计的规格分别是Vin＝2.8V，Vout＝2.5V，Iout＝10A，Ti＝70。
在步骤S305中，电路设计规格分析模块203判断所接收的电路设计规格是否符合电路设计基本要求。如果所接收的电路设计规格符合电路设计基本要求，则执行步骤S307，否则返回步骤S303。在本实施例中，Vin高于Vout且Ti高于55摄氏度，则执行步骤S307。
在步骤S307中，规格计算模块205根据所接收到的电路设计的规格计算适用的MOSFET的规格。在本实施例中，计算消耗功率Pdis＝(Vin-Vout)*Iout＝(2.8-2.5)*10＝3W。漏-源极所需最大导通电阻Rds(on)max＝(Vin-Vout)/Iout＝(2.8-2.5)/10＝0.03Ω＝30mΩ。内部半导体接面温度Tc＝Ti+(Rthjc*Pdis)，其中Rthjc为MOSFET内部半导体接面至表面热阻系数等于3.2，计算得Tc＝79.6摄氏度。根据MOSFET的转移特征曲线(TranferCharacteristics)以及MOSFET的工艺参数，结合所接收的电路输出电流Iout，计算到栅-源极电压Vgs min＝3.3V(详细计算过程参考前面图2关于规格计算模块205的描述)。
在步骤S309中，搜索模块207根据规格计算模块205所计算出来适用的MOSFET的规格，在数据库18中搜索相应的MOSFET产品记录。首先，搜索模块207分别计算数据库18中存储的所有MOSFET的消耗功率Pdis与规格计算模块205所计算出的Pdis的差值，栅-源极电压Vgs min与规格计算模块205所计算出的栅-源极电压Vgs min的差值，漏-源极所需最大导通电阻Rds(on)max与规格计算模块205所计算出的漏-源极所需最大导通电阻Rds(on)max的差值，以及内部半导体接面温度Tc与规格计算模块205所计算出的内部半导体接面温度Tc的差值。然后，搜索模块207在数据库18中选择上述所有差值最小MOSFET产品的记录。
在步骤S311中，显示模块209在计算机显示器16上显示搜索模块207搜索到的适用的MOSFET产品的规格及产品信息。
权利要求
1.一种自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的系统，其特征在于，该系统包括一数据库，用于记录不同的金属氧化物半导体场效应晶体管的规格及产品信息；一电路设计规格接收模块，用于接收电路设计规格；一电路设计规格分析模块，用于分析判断所接收的电路设计规格是否符合电路设计基本要求；一规格计算模块，用于根据所接收的电路设计规格计算适用该电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的规格；一搜索模块，用于根据计算出的适用该电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的规格，在所述数据库中搜索适用该电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管。
2.如权利要求1所述的自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的系统，其特征在于，所述的电路设计的规格包括电路输入电压、电路输出电压、电路输出电流以及金属氧化物半导体场效应晶体管的表面温度的上限值。
3.如权利要求1所述的自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的系统，其特征在于，该系统还包括一显示模块，用于显示搜索到的金属氧化物半导体场效应晶体管的规格及产品信息。
4.如权利要求3所述的自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的系统，其特征在于，所述的金属氧化物半导体场效应晶体管的产品信息包括型号、制造商以及价格。
5.如权利要求3所述的自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的系统，其特征在于，所述的金属氧化物半导体场效应晶体管的规格包括消耗功率、栅-源极电压、漏-源极所需最大导通电阻以及内部半导体接面温度。
6.如权利要求5所述的自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的系统，其特征在于，所述的规格计算模块根据所接收的电路设计规格计算适用该电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的规格，包括计算消耗功率；计算栅-源极电压；计算漏-源极所需最大导通电阻；及计算内部半导体接面温度。
7.如权利要求6所述的自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的系统，其特征在于，所述的搜索模块根据计算出的适用该电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的规格，在所述数据库中搜索适用该电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管，包括计算数据库中所有金属氧化物半导体场效应晶体管的消耗功率与计算出的消耗功率的差值；计算数据库中所有金属氧化物半导体场效应晶体管的栅-源极电压与计算出的栅-源极电压的差值；计算数据库中所有金属氧化物半导体场效应晶体管的漏-源极所需最大导通电阻与计算出的漏-源极所需最大导通电阻的差值；计算数据库中所有金属氧化物半导体场效应晶体管的内部半导体接面温度与计算出的内部半导体接面温度的差值；及在数据库中选择上述所有差值最小金属氧化物半导体场效应晶体管的记录。
8.一种自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤创建一数据库用于记录不同的金属氧化物半导体场效应晶体管的规格及产品信息；接收该电路设计的规格；判断所接收的电路设计规格是否符合电路设计基本要求；如果所接收的电路设计规格符合电路设计基本要求，则根据所接收的电路设计规格计算适用该电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的规格；根据计算出的适用该电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的规格，在所述数据库中搜索适用该电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管。
9.如权利要求8所述的自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的方法，其特征在于，该方法还包括步骤如果所接收的电路设计规格不符合电路设计基本要求，则返回接收该电路设计的规格的步骤。
10.如权利要求8所述的自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的方法，其特征在于，所述的电路设计的规格包括电路输入电压、电路输出电压、电路输出电流以及金属氧化物半导体场效应晶体管的表面温度的上限值。
11.如权利要求8所述的自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的方法，其特征在于，该方法还包括步骤显示搜索到的金属氧化物半导体场效应晶体管的规格及产品信息。
12.如权利要求11所述的自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的方法，其特征在于，所述的金属氧化物半导体场效应晶体管的产品信息包括型号、制造商以及价格。
13.如权利要求11所述的自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的方法，其特征在于，所述的金属氧化物半导体场效应晶体管的规格包括消耗功率、栅-源极电压、漏-源极所需最大导通电阻以及内部半导体接面温度。
14.如权利要求13所述的自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的方法，其特征在于，其中步骤根据所接收的电路设计规格计算适用该电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的规格，包括如下步骤计算消耗功率；计算栅-源极电压；计算漏-源极所需最大导通电阻；及计算内部半导体接面温度。
15.如权利要求14所述的自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的方法，其特征在于，其中步骤根据计算出的适用该电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管的规格，在所述数据库中搜索适用该电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管，包括如下步骤计算数据库中所有金属氧化物半导体场效应晶体管的消耗功率与计算出的消耗功率的差值；计算数据库中所有金属氧化物半导体场效应晶体管的栅-源极电压与计算出的栅-源极电压的差值；计算数据库中所有金属氧化物半导体场效应晶体管的漏-源极所需最大导通电阻与计算出的漏-源极所需最大导通电阻的差值；计算数据库中所有金属氧化物半导体场效应晶体管的内部半导体接面温度与计算出的内部半导体接面温度的差值；及在数据库中选择上述所有差值最小金属氧化物半导体场效应晶体管的记录。
全文摘要
一种自动选取适用电路设计的金属氧化物半导体场效应晶体管(Metallic Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)的系统，包括一数据库，用于记录不同的MOSFET的规格及产品信息；一电路设计规格接收模块，用于接收电路设计规格；一电路设计规格分析模块，用于分析判断所接收的电路设计规格是否符合电路设计基本要求；一规格计算模块，用于根据所接收的电路设计规格计算适用该电路设计的MOSFET的规格；以及一搜索模块，用于根据计算出的适用该电路设计的MOSFET的规格，在所述数据库中搜索适用该电路设计的MOSFET。本发明利用数据库搜索技术提高了MOSFET产品的搜索效率及准确性。
文档编号G06F17/30GK1924870SQ200510037019
公开日2007年3月7日 申请日期2005年9月2日 优先权日2005年9月2日
发明者游永兴, 曹翔 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司