人形機器人正從實驗室走向量產，服務機器人與協作機器人也加速滲透工業、商業與家庭場景。在機器人的複雜系統裡，功率半導體就像「肌肉與神經」，直接決定運動性能、能源效率與系統安全。其中，SGT MOSFET（屏蔽閘溝槽 MOSFET）憑藉低導通電阻、低開關損耗與高功率密度的綜合優勢，已成為機器人 48V／60V／72V 中低壓系統中應用最廣泛的核心功率元件。

1. SGT MOSFET：中低壓功率元件的優選方案

SGT（Shielded Gate Trench，屏蔽閘溝槽）MOSFET 是在傳統溝槽 MOSFET 的基礎上，於閘極下方導入屏蔽電極。這個結構能同時大幅降低閘漏電容（Cgd）與導通電阻（RDS(on)），並提升元件的耐壓能力。

相較傳統功率 MOSFET，SGT MOSFET 具備四大核心優勢：

• 導通電阻更低：相同晶片面積下，RDS(on) 可降低 30%～50%，大幅減少導通損耗、提升系統效率。
• 開關速度更快：閘極電荷 Qg 與閘漏電荷 Qgd 顯著降低，開關損耗小，特別適合高頻 PWM 控制場景。
• 功率密度更高：小封裝即可承載大電流，完美對應機器人關節、電池倉等緊湊空間的整合需求。
• 電壓覆蓋更廣：20V～150V 產品平台成熟，足以覆蓋機器人 48V／60V／72V 常用匯流排電壓等級。

正是這些特性，讓 SGT MOSFET 成為機器人中低壓功率系統的理想選擇。

2. 人形機器人的兩大核心應用場景

2.1 關節馬達驅動：每顆馬達六顆 MOSFET

機器人全身擁有數十個高動態關節，每個關節都需要一套高性能馬達驅動系統。人形機器人通常採用無刷直流馬達（BLDC）或永磁同步馬達（PMSM）作為關節執行器；每個關節馬達對應一組三相全橋逆變器，每相上下橋臂各一顆 SGT MOSFET——一顆馬達六顆元件。拓撲如下圖所示：

圖 1：三相全橋拓撲——每個關節馬達由六顆 SGT MOSFET 驅動，每相上下橋臂各一顆。

關節馬達驅動同時面臨三大技術挑戰：

• 高頻高效要求：為了實現平滑的力矩輸出與快速動態響應，關節驅動器的開關頻率通常在 20kHz～50kHz 區間，要求功率元件具備低開關損耗與穩定的高頻特性。
• 空間與散熱約束：關節驅動器嵌入關節模組內部，PCB 面積極其有限；同時馬達大電流工作帶來的發熱，對散熱提出了嚴苛要求——必須在小體積內實現高功率密度。
• 動態工況複雜：行走、轉身、急停、負重等工況下，馬達電流動態範圍大；頻繁啟停與過載，對功率元件的可靠性構成考驗。

在關節驅動場景中，SGT MOSFET 的技術優勢得到充分發揮：

• 極低的導通電阻直接轉化為導通損耗的下降：關節持續大電流輸出時，MOSFET 自身發熱顯著減少，既提升能源利用率，又降低關節散熱系統的設計壓力。
• 低 Qg 與低 Qgd 支撐高頻 PWM 開關：在 20kHz～50kHz 甚至更高頻率下，開關損耗依然可控，有助於 FOC 控制系統實現更細膩的力矩輸出與更低的電流漣波。
• 高密度封裝與散熱設計適配關節緊湊空間：以 DFN5×6 封裝（含 DFN5×6-DSC 雙面散熱封裝）為代表的先進封裝，在有限 PCB 面積內實現最大電流承載與最佳散熱路徑，與關節驅動器小型化、輕量化的設計目標高度契合。
• 高可靠性適應機器人嚴苛工況：經過雪崩測試、熱阻測試與老化驗證的 SGT MOSFET 產品，能從容應對頻繁啟停、瞬時過載與振動衝擊等機器人典型工況。

2.2 鋰電保護與 BMS：串在主回路上的 MOSFET

機器人通常採用 48V 或 60V 鋰電池組作為主能源系統，為全身關節馬達、控制器、感測器與通訊模組供電。鋰電池能量密度高，但對電壓、電流與溫度敏感，必須配備完善的電池管理系統（BMS）與功率保護電路。

鋰電保護的核心需求包括：過充保護、過放保護、充放電過流保護、短路保護、防電池反接，以及上電時的預充電功能。這些保護功能的執行機構，正是功率 MOSFET。

圖 2：典型電池保護拓撲——SGT MOSFET 串聯於電池主回路，所有保護動作都由它執行。

與馬達驅動不同，電池保護 MOSFET 長期串聯在電池主回路中，持續承載整機工作電流。因此，導通電阻（RDS(on)）成為這個場景最關鍵的參數——每毫歐的降低，都意味著更長的續航時間與更低的發熱。

在鋰電保護場景中，SGT MOSFET 的價值集中體現在四個方面：

• mΩ 級極低導通電阻：SGT 製程可實現 RDS(on) 低至 0.55mΩ（典型值）；在整機持續數十安培的工作電流下，電池回路的導通損耗被降至極低水準，直接轉化為續航里程的提升與熱設計壓力的減輕。
• 高雪崩耐量與短路耐受能力：鋰電池在異常工況下可能出現短路、尖峰電壓等情況，要求保護 MOSFET 具備足夠的雪崩能量承受能力（UIS），能夠在保護觸發前扛住瞬態衝擊，避免元件自身損壞而導致保護功能失效。
• 成熟的電壓平台與裕量設計：機器人電池匯流排為 48V／60V，SGT MOSFET 在 60V、80V、100V 等電壓等級均有成熟產品；設計時可依系統電壓與浪湧工況選擇合理的耐壓裕量，兼顧成本與可靠性。
• 低損耗與低發熱保障長期穩定運行：電池保護 MOSFET 串聯在主回路中長期工作，低損耗意味著更低的溫升，有助於延長元件壽命與電池系統整體可靠性。

2.3 兩大場景選型要點對照

關節馬達驅動與鋰電保護同屬 SGT MOSFET 的核心應用，但因工作方式與功能目標不同，選型側重點存在明顯差異。下表對兩大場景的關鍵選型維度進行對照：

圖 3：兩大場景的選型優先序——關節驅動看 Qg／Qgd、開關損耗與動態一致性；鋰電保護看極低 RDS(on) 與雪崩耐量。

3. 單機用量估算

當前主流人形機器人（含靈巧手）通常擁有 40～50 個關節馬達。綜合計算，僅關節馬達驅動部分，單台機器人 SGT MOSFET 用量約 200～350 顆；計入大扭矩關節並聯方案與制動洩放電路後，整機馬達驅動相關用量可達 250～400 顆。下表按子系統拆解單機用量：

圖 4：單機 SGT MOSFET 用量估算——關節驅動與靈巧手佔絕大多數，BMS 保護與制動洩放再加一層。

4. NCE 新潔能 SGT MOSFET 解決方案

目前 SGT MOSFET 的電壓平台已覆蓋 25V～200V，成熟產品涵蓋 40V、60V、80V、100V 等機器人常用電壓等級，形成從數十安到數百安的完整產品矩陣，屬於我們 功率電晶體產品線的一部分。

全系列採用 DFN 系列封裝，部分電流版本支援雙面散熱形式——兼顧超低寄生電感的同時，提升元件散熱性能。下表為匹配機器人應用的主流 SGT MOSFET 選型表：

圖 6：機器人應用主流 SGT MOSFET 選型表——電壓等級、電流能力、Vth 與 RDS(on) 一目了然。

圖 7：封裝家族——DFN3.3×3.3、DFN5×6 與 TSC5×7 外觀，含 DSC 雙面散熱版本。

對機器人平台而言，SGT MOSFET 是少見能同時服務動力鏈兩端的元件家族：關節裡高效率、低損耗的驅動，電池回路中可靠的保護。25V～200V 產品平台、DFN 封裝，加上完整的雪崩、熱阻與老化驗證，讓兩個功能建立在同一個已驗證的元件家族上——縮短驗證週期，也簡化 BOM。

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