MOSFET在車用電子電源系統設計中，已成為相當重要的一環，現階段其必須達成能適應嚴苛環境、符合國際元件標準需求、更高能量利用效率、與更低成本的優勢，才能滿足市場對於電源元件的要求。
工程師在為車用電子設計電源系統時，可能面臨種種挑戰。眾所周知，電源設備金屬氧化半導體場效電晶體(MOSFET)必須能夠承受極端苛刻的環境條件。
在高於120℃周圍環境的操作溫度下，會使設備的結點溫度更高，並因此產生可靠度及其他問題。在極端環境下(如應用在引擎蓋下方的車用電子)，溫度的急速上升會使MOSFET意外導通，以致閾值電壓接近零。
此外，MOSFET還須能夠承受開關關閉瞬間和負載突降故障所導致的高壓尖脈衝。線束中大量的接頭(位於方便安裝和維修接線的適當位置)也大幅增加元件產生間歇性電子連結的可能性。
汽車工業非常注重品質與可靠性，因此，MOSFET亦須符合國際認定的AEC Q101標準。
上述每個方面都非常重要，但還有另外一個挑戰，即提供更高的能量利用效率。
在過去的幾年，以電子方式控制的汽車功能急劇增加，因此，車內的半導體數量也不斷攀升。某些車輛的IC數量已超過100個。MOSFET必須能夠滿足為更多IC提供電力所帶來的能量需求。汽車子系統的發展也需要更多的能源。在輕型車輛中日益普及的電動輔助方向盤和汽車反鎖煞車系統就是兩個很好的實例。總之，這些趨勢都將加大對可承載更大電流IC的需求量。
為了因應更大的電流要求，半導體公司必須開發電源MOSFET，以降低導通電阻(電流流動時的電阻值)。但近幾年來，溝槽(Trench)半導體製造技術所生產的MOSFET已將矽單位面積導通電阻降至20～40%的標準，因此，元件製造商必須尋找其他途徑來改進產品。這對於採用高密度溝槽技術製造具有低漏極到源極電壓的元件時，尤其重要。
安全保護，是IC公司用來向汽車消費者提供性能優勢的策略之一。
更多的MOSFET選擇
時至今日，挑選MOSFET元件的汽車設計人員只有兩種選擇。選擇無保護策略的「簡易型」PowerMOS，或選擇在不符合環境條件要求時，自動關閉完全保護的元件。不幸的是，附加邏輯和保護電路的完全保護元件也有弊端：即保護的成本太高。因此，領先的晶片業者已在開發一種能在此二者間取得最佳平衡的新元件。NXP的TrenchPLUS系列產品就是一個很好的實例，TrenchPLUS將TrenchMOS技術和其他功能整合至單一晶片上。
1996年所推出的TrenchMOS生產製程降低導通電阻Rds（on），並將功率MOSFET縮小一半。TrenchMOS與其他功能結合的優勢在於可保護系統、節省空間，且無需昂貴的智慧電源元件。
高整合度TrenchPLUS方案具安全與最佳效能
TrenchPLUS元件結合電路板溫度、電流檢測、其他電阻器、二極體、以及ESD保護。TrenchPLUS解決方案有助於系統工程師，創造出可在操作過程中測量系統活動的設計，以增加安全性和最佳化效能。
圖1顯示TrenchPLUS元件的典型元件集，可以將其中的功能整合至MOSFET中，藉由鉗位二極體和門電阻器眾所周知的保護特性，可以避免對電壓敏感的柵氧化層受到危險電場的侵害。
為了在超溫環境下保護元件，飛利浦在晶片表面整合一個溫度感應二極體，原因是只有直接測量接面溫度，才可確保能及時檢測到危險的高門溫度(High- gate Temperature)。為準確測量電流，可讓電流感測器成為場效電晶體(Field Effect Transistor, FET)的一部分，這樣，就可省去低阻抗分流電阻器的使用。
傳統用來直接測量晶片溫度的解決方案是增加比較器和數個被動元件。但隨著設計的日益完善，已出現更好的解決方案。TrenchPLUS就是利用微控制器以取代比較器和被動元件的採用。
由於準確度對MOSFET的溫度測量相當重要，所以，以下就從該角度來說明此解決方案。
理論上，溫度感應器的準確度取決於以下三個因素：
圖2更清楚地顯示這三個因素的影響。觀察Vfadds中對Ttrip固定偏移的內在可變性。Sf的變化通過斜率的變化來表示。
溫度係數太小的問題，可能導致元件會出現超過最高工作溫度時，仍在運作的情形，從而損害元件的壽命；反之，溫度係數太高，則將導致在低於Ttrip時，錯誤地胡亂跳閘，這兩個因素都對於採用的保護策略有很大的影響。為了計算總誤差，應該將Vf和Sf的誤差求和。須注意若測量Vf.的室溫值，則元件的準確度會提高一倍。可憑著通過調整Vf ref來消除Vf的誤差，並只剩下與斜率相關的誤差。而可用於實現此目標的精確技術就是辨別每個元件的特性，但這對大多數生產線來說都不現實。
電流感應是毋須使用精度低於1歐姆的功率電阻器，即可測量MOSFET電流的方式。即使低於1歐姆的分流電阻器也會產生大量的熱損耗，影響到能量效率和整個系統的熱平衡。
在電流感應中，MOSFET單元的一小部分將改用於電流測量。由於元件中的所有零件完全相同，且漏電流在這些元件間平均共用，因此，可通過測量單元一小部分的電流，再乘以已知的比例因數來計算漏電流總合，此參數是通過在相同電壓的測量終端和源終端來定義。為獲得最高的準確度，設計人員在內會採用假接地法而非感應電阻法。但對於汽車應用而言，感應電阻器法提供的解決方案成本更低，因此更適合汽車應用的要求。
如上所述，可在感應輸出和Kelvin源間連接感應電阻器Rs，以精確地測量電流。此方法提供簡單的電流到電壓的轉換，且微控制器的類比至數位輸入還可以直接讀取該轉換數值。感應電阻器上的電壓不能大於主元件上的電壓，不過，可能需要運算放大器將訊號放大到適合的程度(圖3)。
幾何感應比例n為：
其中，RDM(on)是感應FET導通電阻，等於主FET導通電阻減去源導線電阻。增加感應電阻器會提升有效感應比例，因此變成為n，計算公式等式2與等式1相同。值得注意的是，感應訊號包含開關時的錯誤峰值。這些錯誤峰值的起因是線性和完全增強操作區域中的差異，且與電路有關。等式2隱含著此電路中有兩大錯誤源。
小體積/高熱效封裝重要性益顯
不探討封裝方式，有關MOSFET的討論就不會完整，這對於汽車應用來說尤其重要。儘管D2PAK是採用TrenchPLUS元件的原始封裝，但卻提供體積更小、熱效更高的封裝方式。
飛利浦的SOT669 LFPAK可從SO8較小的面積中，提供更高的熱性能，其內部結構克服SO8的限制，該元件的熱阻可與比其更大的封裝相提並論，這有助於維持盡可能低的操作溫度。
LFPAK外形非常小巧—厚度僅為1.1毫米，比SO8薄40%。該創新的內部結構使其電感遠遠低於其他封裝。
40伏特HPA LFPAK封裝具有SO8體積小巧的優勢，同時又具有大封裝所具備(如DPAK)的卓越熱性能。
兼具成本與效能優勢理想方案成形
車用電子設備工程師在其powerMOS設計中，採用更多的感測器有諸多益處。通過獲取有關晶片局部溫度/電流的資訊，設計人員可以節約空間並降低系統成本，同時，又能達到提升設計水準的目的，不須如以往要在成本與性能間妥協。
這種元件填補簡易MOS和完全保護元件間的空白，非常適合各種應用，包括汽車環境中的電動輔助轉向(EPAS)系統，到主板的DC-DC轉換器。
