探索 onsemi FDPF190N15A N 溝道 MOSFET：性能與應(yīng)用解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，MOSFET 作為關(guān)鍵的功率開關(guān)元件，其性能直接影響到整個(gè)電路的效率和穩(wěn)定性。本次我們聚焦 onsemi 推出的 FDPF190N15A N 溝道 MOSFET，深入剖析其特性、參數(shù)及應(yīng)用場景。

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產(chǎn)品概述

FDPF190N15A 采用 onsemi 先進(jìn)的 POWERTRENCH 工藝制造，該工藝在降低導(dǎo)通電阻的同時(shí)，還能保持出色的開關(guān)性能，為各類電子設(shè)備的高效運(yùn)行提供了有力支持。

產(chǎn)品特性

低導(dǎo)通電阻

在 (V{GS}=10V)、(I{D}=27.4A) 的條件下，典型導(dǎo)通電阻 (R_{DS(on)}) 僅為 14.7 mΩ，這意味著在導(dǎo)通狀態(tài)下，MOSFET 的功率損耗較小，能夠有效提高電路的效率。

低柵極電荷

典型柵極電荷 (Q_{G}=31nC)，低柵極電荷有助于降低驅(qū)動(dòng)電路的功耗，并且能夠?qū)崿F(xiàn)更快的開關(guān)速度，減少開關(guān)損耗。

低 (C_{rss})

典型值為 56 pF 的 (C_{rss})，可以降低米勒效應(yīng)的影響，提高開關(guān)速度和穩(wěn)定性，使 MOSFET 在高頻應(yīng)用中表現(xiàn)更出色。

快速開關(guān)速度和改進(jìn)的 dv/dt 能力

快速的開關(guān)速度能夠減少開關(guān)時(shí)間，降低開關(guān)損耗；而改進(jìn)的 dv/dt 能力則增強(qiáng)了 MOSFET 在高壓變化環(huán)境下的可靠性，減少了因電壓變化過快而導(dǎo)致的損壞風(fēng)險(xiǎn)。

RoHS 合規(guī)

該產(chǎn)品符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，這表明它在環(huán)保方面符合相關(guān)法規(guī)要求，有助于企業(yè)生產(chǎn)出更環(huán)保的電子產(chǎn)品。

主要參數(shù)

最大額定值

電氣特性

關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓 (BVDSS)：(I{D}=250μA)、(V{GS}=0V) 時(shí)為 150 V。
• 擊穿電壓溫度系數(shù) (BVDSS / T{J})：(I{D}=250μA)，參考 25°C 時(shí)為 0.14 V/°C。
• 零柵壓漏極電流 (IDSS)：(V{DS}=120V)、(V{GS}=0V) 時(shí)最大為 1 μA；(V{DS}=120V)、(T{C}=150°C) 時(shí)為 500 μA。
• 柵體泄漏電流 (IGSS)：(V{GS}=±20V)、(V{DS}=0V) 時(shí)為 ± 100 nA。

導(dǎo)通特性

• 柵極閾值電壓：具體數(shù)值文檔未明確給出。
• 靜態(tài)漏源導(dǎo)通電阻：(V{GS}=10V)、(I{D}=27.4A) 時(shí)為 19.0 mΩ。

動(dòng)態(tài)特性

• 輸入電容 (Ciss)：(V{DS}=25V)、(V{GS}=0V)、(f = 1MHz) 時(shí)，典型值為 2020 pF，最大值為 2685 pF。
• 輸出電容 (Coss)：典型值 700 pF，最大值 930 pF。
• 反向傳輸電容 (Crss)：典型值 56 pF，最大值 85 pF。
• 能量相關(guān)輸出電容 (Coss(er))：(V{DS}=75V)、(V{GS}=0V) 時(shí)為 252 pF。
• 10V 時(shí)的總柵極電荷 (Qg(tot))：(V{DS}=120V)、(I{D}=27.4A)、(V_{GS}=10V) 時(shí)，典型值 30 nC，最大值 39 nC。
• 柵源柵極電荷 (Qgs)：8.8 nC。
• 柵漏“米勒”電荷 (Qgd)：7.3 nC。
• 等效串聯(lián)電阻（G - S）(ESR)：(f = 1MHz) 時(shí)為 1.5 Ω。

開關(guān)特性

• 開啟延遲時(shí)間 (td(on))：(V{DD}=75V)、(I{D}=27.4A)、(V{GS}=10V)、(R{G}=4.7Ω) 時(shí)，典型值 18 ns，最大值 46 ns。
• 開啟上升時(shí)間 (tr)：典型值 16 ns，最大值 42 ns。
• 關(guān)斷延遲時(shí)間 (td(off))：典型值 32 ns，最大值 74 ns。
• 關(guān)斷下降時(shí)間 (tf)：典型值 8 ns，最大值 26 ns。

漏源二極管特性

• 最大連續(xù)漏源二極管正向電流 (I_{S})：27.4 A。
• 漏源二極管正向電壓：1.3 V。
• 反向恢復(fù)時(shí)間：(V{GS}=0V)、(I{SD}=27.4A) 時(shí)為 76 ns。
• 反向恢復(fù)電荷：文檔未明確給出具體數(shù)值。

典型性能特性

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。這有助于工程師了解 MOSFET 在不同工作條件下的導(dǎo)通性能，從而合理選擇工作點(diǎn)。

傳輸特性

圖 2 展示了在不同溫度下，漏極電流與柵源電壓的關(guān)系。溫度對(duì) MOSFET 的傳輸特性有一定影響，工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)需要考慮溫度因素，以確保 MOSFET 在不同環(huán)境下都能穩(wěn)定工作。

導(dǎo)通電阻變化特性

圖 3 呈現(xiàn)了導(dǎo)通電阻隨漏極電流和柵源電壓的變化情況。在實(shí)際應(yīng)用中，了解導(dǎo)通電阻的變化規(guī)律可以幫助工程師優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，降低功率損耗。

體二極管正向電壓變化特性

圖 4 顯示了體二極管正向電壓隨源電流和溫度的變化。體二極管的性能對(duì)于 MOSFET 在某些應(yīng)用中的可靠性至關(guān)重要，工程師需要根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的工作條件。

電容特性

圖 5 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。電容特性會(huì)影響 MOSFET 的開關(guān)速度和動(dòng)態(tài)性能，工程師在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)需要考慮這些因素。

柵極電荷特性

圖 6 呈現(xiàn)了總柵極電荷隨柵源電壓的變化。柵極電荷的大小直接影響 MOSFET 的開關(guān)速度和驅(qū)動(dòng)功率，工程師需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路。

擊穿電壓變化特性

圖 7 顯示了漏源擊穿電壓隨溫度的變化。了解擊穿電壓的溫度特性可以幫助工程師在不同溫度環(huán)境下確保 MOSFET 的安全工作。

導(dǎo)通電阻隨溫度變化特性

圖 8 展示了導(dǎo)通電阻隨溫度的變化情況。溫度對(duì)導(dǎo)通電阻的影響較大，工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)需要考慮溫度補(bǔ)償措施，以保證電路的穩(wěn)定性。

最大安全工作區(qū)

圖 9 給出了 MOSFET 在不同脈沖寬度下的最大安全工作區(qū)。工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要確保 MOSFET 的工作點(diǎn)在最大安全工作區(qū)內(nèi)，以避免器件損壞。

最大漏極電流與外殼溫度關(guān)系

圖 10 顯示了最大漏極電流隨外殼溫度的變化。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)外殼溫度來合理選擇 MOSFET 的工作電流，以保證其正常工作。

(E_{oss}) 與漏源電壓關(guān)系

圖 11 呈現(xiàn)了 (E{oss}) 隨漏源電壓的變化。(E{oss}) 是 MOSFET 在關(guān)斷過程中存儲(chǔ)的能量，了解其與漏源電壓的關(guān)系有助于優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，減少能量損耗。

瞬態(tài)熱響應(yīng)曲線

圖 12 展示了 MOSFET 的瞬態(tài)熱響應(yīng)曲線。在設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)時(shí)，工程師可以根據(jù)該曲線來評(píng)估 MOSFET 在不同脈沖寬度下的熱性能，從而選擇合適的散熱方式。

應(yīng)用場景

消費(fèi)電器

如 LED 電視等，F(xiàn)DPF190N15A 的低導(dǎo)通電阻和快速開關(guān)速度可以提高電源效率，減少能量損耗，延長設(shè)備的使用壽命。

同步整流

在 ATX / 服務(wù)器 / 電信電源的同步整流應(yīng)用中，該 MOSFET 能夠提供高效的整流功能，提高電源的轉(zhuǎn)換效率。

不間斷電源（UPS）

UPS 需要在市電中斷時(shí)快速切換到備用電源，F(xiàn)DPF190N15A 的快速開關(guān)速度和高可靠性能夠滿足 UPS 的需求，確保電源的穩(wěn)定供應(yīng)。

微型太陽能逆變器

在太陽能逆變器中，F(xiàn)DPF190N15A 可以將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，其低導(dǎo)通電阻和高效的開關(guān)性能有助于提高逆變器的轉(zhuǎn)換效率，增加太陽能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量。

封裝信息

這種封裝形式便于安裝和散熱，適用于多種應(yīng)用場景。

總結(jié)

onsemi 的 FDPF190N15A N 溝道 MOSFET 憑借其低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷、快速開關(guān)速度等優(yōu)異特性，在消費(fèi)電器、同步整流、UPS 和微型太陽能逆變器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。電子工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)，可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，結(jié)合該 MOSFET 的各項(xiàng)參數(shù)和特性，進(jìn)行合理的選型和設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)電路的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過 MOSFET 相關(guān)的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。