深入解析 onsemi NVMFS5C612NL 功率 MOSFET

在電子設(shè)計領(lǐng)域，功率 MOSFET 是至關(guān)重要的元件，廣泛應(yīng)用于各種電源管理、電機驅(qū)動等電路中。今天我們就來深入了解一下 onsemi 推出的 NVMFS5C612NL 單通道 N 溝道功率 MOSFET。

文件下載：NVMFS5C612NL-D.PDF

一、產(chǎn)品概述

NVMFS5C612NL 是 onsemi 生產(chǎn)的一款 60V、250A 的單通道 N 溝道功率 MOSFET，以其出色的性能和緊湊的設(shè)計，在眾多應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色。該產(chǎn)品具有小尺寸封裝、低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷和電容等特點，能夠有效降低導(dǎo)通損耗和驅(qū)動損耗。

二、產(chǎn)品特性

1. 緊湊設(shè)計

采用 5x6mm 的小尺寸封裝，非常適合對空間要求較高的緊湊型設(shè)計，能夠幫助工程師在有限的電路板空間內(nèi)實現(xiàn)更多功能。

2. 低導(dǎo)通損耗

具備低 $R{DS(on)}$，在 10V 時最大 $R{DS(on)}$ 為 1.36mΩ，在 4.5V 時為 2.3mΩ，能夠有效減少導(dǎo)通時的功率損耗，提高電路效率。

3. 低驅(qū)動損耗

低 $Q_{G}$ 和電容特性，可降低驅(qū)動損耗，減少驅(qū)動電路的功耗，提高整個系統(tǒng)的能效。

4. 可焊側(cè)翼選項

NVMFS5C612NLWF 提供可焊側(cè)翼選項，有助于增強光學(xué)檢測效果，提高生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制。

5. 汽車級認證

通過 AEC - Q101 認證并具備 PPAP 能力，適用于汽車電子等對可靠性要求較高的應(yīng)用場景。

6. 環(huán)保合規(guī)

產(chǎn)品為無鉛設(shè)計，符合 RoHS 標準，滿足環(huán)保要求。

三、關(guān)鍵參數(shù)

1. 最大額定值

2. 電氣特性

關(guān)斷特性

• $V{(BR)DSS}$（漏源擊穿電壓）：在 $V{GS}=0V$，$I{D}=250A$，$T{J}=25^{circ}C$ 時為 60V，溫度系數(shù)為 12.7mV/°C。
• $I{DSS}$（零柵壓漏極電流）：在 $V{GS}=0V$，$V_{DS}=60V$ 時的數(shù)值未給出。
• $I{GSS}$（柵源泄漏電流）：在 $V{DS}=0V$，$V_{GS}=±16V$ 時為 ±100nA。

導(dǎo)通特性

• $V{GS(TH)}$（柵極閾值電壓）：在 $V{GS}=V{DS}$，$I{D}=250A$ 時，最小值為 1.2V，最大值為 2.0V。
• $V_{GS(TH)TJ}$（閾值溫度系數(shù)）：-5.76mV/°C。
• $R{DS(on)}$（漏源導(dǎo)通電阻）：在 $V{GS}=10V$，$I{D}=50A$ 時，典型值為 1.13mΩ，最大值為 1.36mΩ；在 $V{GS}=4.5V$，$I_{D}=50A$ 時，典型值為 1.65mΩ，最大值為 2.3mΩ。
• $g{fs}$（正向跨導(dǎo)）：在 $V{DS}=15V$，$I_{D}=50A$ 時為 151S。

電荷、電容和柵極電阻

• $C{ISS}$（輸入電容）：在 $V{GS}=0V$，$f = 1MHz$，$V_{DS}=25V$ 時為 6660pF。
• $C_{OSS}$（輸出電容）：2953pF。
• $C_{RSS}$（反向傳輸電容）：45pF。
• $Q{G(TOT)}$（總柵極電荷）：在 $V{GS}=4.5V$，$V{DS}=30V$，$I{D}=50A$ 時為 41nC；在 $V{GS}=10V$，$V{DS}=30V$，$I_{D}=50A$ 時為 91nC。
• $Q{G(TH)}$（閾值柵極電荷）：在 $V{GS}=4.5V$，$V{DS}=30V$，$I{D}=50A$ 時為 5nC。
• $Q_{GS}$（柵源電荷）：17.1nC。
• $Q_{GD}$（柵漏電荷）：10.9nC。
• $V_{GP}$（平臺電壓）：$2.9V$。

開關(guān)特性

• $t_{d(ON)}$（開啟延遲時間）：$51ns$。
• $t_{r}$（上升時間）：未給出具體數(shù)值。
• $t_{d(OFF)}$（關(guān)斷延遲時間）：$47ns$。
• $t_{f}$（下降時間）：$18ns$。

漏源二極管特性

• $V{SD}$（正向二極管電壓）：在 $V{GS}=0V$，$I_{S}=50A$，$T = 25^{circ}C$ 時，最小值為 0.78V，最大值為 1.2V；在 $T = 125^{circ}C$ 時為 0.66V。
• $t_{RR}$（反向恢復(fù)時間）：$78ns$。
• $t_{a}$（充電時間）：$36ns$。
• $t_{o}$（放電時間）：$42ns$。
• $Q_{RR}$（反向恢復(fù)電荷）：$105nC$。

四、典型特性曲線

1. 導(dǎo)通區(qū)域特性

從圖 1 可以看出，不同柵源電壓下，漏極電流隨漏源電壓的變化情況。工程師可以根據(jù)實際需求選擇合適的柵源電壓，以獲得所需的漏極電流。

2. 傳輸特性

圖 2 展示了不同結(jié)溫下，漏極電流隨柵源電壓的變化關(guān)系。了解這些特性有助于工程師在不同溫度環(huán)境下合理設(shè)計電路。

3. 導(dǎo)通電阻與柵源電壓關(guān)系

圖 3 顯示了導(dǎo)通電阻隨柵源電壓的變化情況。在設(shè)計電路時，工程師可以根據(jù)柵源電壓來預(yù)估導(dǎo)通電阻，從而計算功率損耗。

4. 導(dǎo)通電阻與漏極電流和柵極電壓關(guān)系

圖 4 呈現(xiàn)了導(dǎo)通電阻與漏極電流和柵極電壓的關(guān)系。這對于評估不同工作電流和柵極電壓下的導(dǎo)通損耗非常有幫助。

5. 導(dǎo)通電阻隨溫度變化

圖 5 展示了導(dǎo)通電阻隨結(jié)溫的變化情況。在高溫環(huán)境下，導(dǎo)通電阻會發(fā)生變化，工程師需要考慮這種變化對電路性能的影響。

6. 漏源泄漏電流與電壓關(guān)系

圖 6 顯示了漏源泄漏電流隨漏源電壓的變化。在設(shè)計電路時，需要關(guān)注泄漏電流對電路功耗和穩(wěn)定性的影響。

7. 電容變化特性

圖 7 展示了輸入電容、輸出電容和反向傳輸電容隨漏源電壓的變化情況。這些電容特性會影響 MOSFET 的開關(guān)速度和驅(qū)動要求。

8. 柵源和漏源電壓與總電荷關(guān)系

圖 8 呈現(xiàn)了柵源和漏源電壓與總柵極電荷的關(guān)系。了解這些關(guān)系有助于優(yōu)化驅(qū)動電路的設(shè)計。

9. 電阻性開關(guān)時間與柵極電阻關(guān)系

圖 9 顯示了開關(guān)時間隨柵極電阻的變化情況。工程師可以根據(jù)需要選擇合適的柵極電阻，以優(yōu)化開關(guān)性能。

10. 二極管正向電壓與電流關(guān)系

圖 10 展示了二極管正向電壓隨電流的變化。在使用 MOSFET 的體二極管時，需要考慮這些特性。

11. 安全工作區(qū)

圖 11 給出了 MOSFET 的安全工作區(qū)，包括不同脈沖時間下的電流和電壓限制。工程師在設(shè)計電路時，必須確保 MOSFET 的工作點在安全工作區(qū)內(nèi)，以避免器件損壞。

12. 峰值電流與雪崩時間關(guān)系

圖 12 顯示了峰值電流與雪崩時間的關(guān)系。在可能發(fā)生雪崩的應(yīng)用場景中，需要關(guān)注這些特性，以確保 MOSFET 的可靠性。

13. 熱特性

圖 13 展示了不同占空比和脈沖時間下的熱阻特性。了解熱特性對于散熱設(shè)計非常重要，以保證 MOSFET 在正常工作溫度范圍內(nèi)。

五、訂購信息

同時，部分器件已停產(chǎn)，如 NVMFS5C612NLT3G、NVMFS5C612NLWFT3G 和 NVMFS5C612NLWFT1G，在設(shè)計新電路時需注意。

六、機械尺寸

文檔中提供了 DFN5 和 DFNW5 兩種封裝的機械尺寸圖和詳細尺寸參數(shù)，工程師在進行電路板設(shè)計時，需要根據(jù)這些尺寸信息合理布局 MOSFET 的位置和引腳連接。

七、總結(jié)

onsemi 的 NVMFS5C612NL 功率 MOSFET 以其緊湊的設(shè)計、低損耗特性和良好的可靠性，在電子設(shè)計中具有很大的應(yīng)用潛力。電子工程師在選擇和使用該器件時，需要深入了解其各項參數(shù)和特性，結(jié)合實際應(yīng)用需求進行合理設(shè)計，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。同時，要注意器件的停產(chǎn)信息，避免在新設(shè)計中使用已停產(chǎn)的型號。大家在實際應(yīng)用中是否遇到過類似 MOSFET 的選型和設(shè)計問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。