前

言

在碳纳米管冷阴极电源电路中，耗尽型MOSFET作为核心元件扮演着至关重要的角色，凭 借其常闭、高耐压和优秀的亚阈特性，承担高压均摊和自适应恒流调节作用。虽然其应用 广泛且深受欢迎，但技术挑战依旧严峻。伴随器件尺寸的缩减，物理限制逐渐显现，耗尽 型MOSFET面临着性能瓶颈；加之苛刻环境对元器件可靠性的迫切要求，构成了需要共同 攻克的难题。

ARK（方舟微）公司自主设计研发并于2025年重点市场推广1200V N沟道耗尽型MOSFET产品DMD10R120A，采用 ARK-DMMOS-H 工艺，实现更小芯片体积，同时具有业界领先的低导通电阻和  高耐压可靠性；有助于降低损耗，提高电源效率。可广泛应用于医疗CT检测设备、工业DR检测设备，以及安全X射线源等应用场景中。

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冷阴极场致发射电子源及电源电路概述

冷阴极场致发射电子源实现原理

利用碳纳米管（CNTs）的尖端效应，在强电场（比如强度达到10的6次方）作用下直接发射电子，无需传统热阴极所需的高温加热过程。其核心结构包括碳纳米管阵列阴极、栅极和阳极靶材，通过电场加速电子撞击阳极产生X射线。冷阴极技术通过蜂窝状阵列排布，利用范德华力使碳纳米管垂直生长，减少场屏蔽效应，提升发射电流密度和稳定性。对比热阴极技术，冷阴极技术具备瞬时响应与低功耗、精准控制与良好安全性、长寿命与稳定的工作特性，以及支持多应用扩展等优势。

 

电路设计拓扑&工作流程

核心电路模块主要由三部分构成（如以下集成栅控CTSs冷阴极电子源成像示意图1所示）：

1.触发脉冲系统：同步控制电子发射与X射线探测时序，确保成像时序精确；外部触发脉 冲发送至MOSFET控制电路，启动高压驱动。

2.MOSFET控制电路：阴极阵列由数百个独立发射单元组成，每个单元对应一个成像焦 点，支持多角度快速切换。基于耗尽型MOSFET的电源电路，提供高压恒流控制，快速调控电子发射。

3.信号处理及成像：X射线穿过Be窗和物体，被物体吸收/散射，剩余射线被探测器  捕获；探测器（如闪烁体+光电二极管阵列）将X射线强度分布转换为数字信号，通过算法（如反投影或迭代重建）将探测器信号转换为断层扫描（CT）或二维和3D投影图像。

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ARK（方舟微）耗尽型MOS产品特性与应用介绍

耗尽型 MOSFET 产品 - DMD10R120A 特性：

在冷阴极X射线电源系统中，ARK(方舟微)公司 DMD10R120A 凭借以下四大核心优势， 成功打破进口垄断，成为IXYS-IXTY1R6N100D2的优质替代方案：

1. 高压耐受王者：1200V超高击穿电压（BV_DSX），支持串联分压设计，轻松应对冷阴极电源的千伏级高压场景，比同类进口产品电压余量提升20%。

2. 纳秒级响应速度：开启延迟仅18.1ns，关断延迟35.6ns，比IXTY1R6N100D2快30%，满足场致发射电子源的瞬时脉冲控制需求，确保成像系统零拖影。

3. 超低导通损耗：R_DS(ON)低至15Ω（@V_GS=0V），比进口型号降低20%，显著减少系统发热，提升能源转换效率。

4. 宽温域军工级可靠性：55℃至+150℃全温域稳定工作，热阻仅3.47℃/W，极端环境 下寿命比进口器件延长3倍。

耗尽型 MOSFET 产品 - DMD10R120A 应用：

ARK（方舟微）的耗尽型MOSFET产品主要应用于MOSFET控制电路模块。该模块电路设计主要由增强型MOSFET（负责电路开关控制）、串联耗尽型MOSFET、稳压二极管及泄放通路电阻构成。其中，耗尽型MOSFET元器件主要承担以下功能：

1. 高压智能均压：串联拓扑下自动分配850V高压，每级仅需承担安全电压，规避单管击 穿风险。

2. 自适应恒流调节：通过栅极-漏极电位耦合，实时调整内阻（R_DS），在200μs内稳定发射电流波动，确保X射线强度一致性。

3. 零延迟脉冲触发：利用常开特性直接导通，配合增强型开关实现<50ns的脉冲前沿， 精准控制CT成像时序。

4. 动态热平衡保护：TO-252封装+铜引线框架，在3A脉冲电流下温升比进口器件低 22℃,杜绝热失控隐患。

5. 国产化服务优势：本土化生产保障6周快速交付，价格较进口产品低40%，支持客制 化参数调整，彻底解决"卡脖子"风险。

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DMD10R120A 与 IXTY1R6N100D2 对比

总的来说，ARK(方舟微)推出的1200V N沟道耗尽型MOSFET产品，凭借其卓越的技术性能和广泛的应用前景，在市场应用中卓有成效。这款耗尽型MOSFET不仅满足了工业领域的电压均摊、有源负载、电路保护等高端应用需求，更以其出色的性能和稳定性，显著提升了ARK（方舟微）在功率半导体领域的竞争力。

展望未来，ARK（方舟微）将继续深耕功率MOSFET领域（例如：全系耗尽型MOSFET、中高压增强型MOSFET、Form A/B 光继电器等），以及基于功率MOSFET为基础的集成IC设计研发工作，致力于扩大产品线， 降低功率损耗，提高电源效率，助力改善设备效率，推动行业进步。