探索 onsemi NTNS3193NZ：小尺寸 MOSFET 的大能量

在硬件設(shè)計(jì)領(lǐng)域，MOSFET 一直是關(guān)鍵組件。今天我們聚焦 onsemi 推出的 NTNS3193NZ 型 MOSFET，這是一款單 N 溝道、小信號(hào)的產(chǎn)品，尺寸僅為 0.62 x 0.62 x 0.4mm，在有限空間內(nèi)展現(xiàn)出卓越性能。

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產(chǎn)品關(guān)鍵參數(shù)與特性

基本參數(shù)

• 耐壓與電流：這款 MOSFET 的漏源擊穿電壓 V(BR)DSS 為 20V，最大漏極電流 ID MAX 可達(dá) 224 mA。不同柵源電壓下的漏源導(dǎo)通電阻 RDS(on) 有所差異，如在 4.5V 時(shí)為 1.4Ω，2.5V 時(shí)為 1.9Ω，1.8V 時(shí)為 2.2Ω，1.5V 時(shí)為 4.3Ω。
• 封裝優(yōu)勢(shì)：采用超小型和超薄封裝（0.62 x 0.62 x 0.4mm），對(duì)于對(duì)空間要求極高的設(shè)計(jì)，堪稱理想之選。
• 環(huán)保合規(guī)：產(chǎn)品為無(wú)鉛、無(wú)鹵/無(wú)溴化阻燃劑，且符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保設(shè)計(jì)需求。

特性亮點(diǎn)

• 低導(dǎo)通電阻：在 0.62 x 0.62mm 的封裝尺寸下實(shí)現(xiàn)了低 (R_{DS (on) }) 解決方案，有助于降低功耗，提升效率。
• 低柵極電壓額定值：擁有 1.5V 的柵極電壓額定值，可適配低電壓系統(tǒng)，進(jìn)一步拓展應(yīng)用范圍。

應(yīng)用場(chǎng)景

• 小信號(hào)負(fù)載開(kāi)關(guān)：能夠精準(zhǔn)控制小信號(hào)的通斷，在電子設(shè)備的電源管理中發(fā)揮重要作用。
• 模擬開(kāi)關(guān)：其良好的開(kāi)關(guān)特性使其成為模擬電路中信號(hào)切換的可靠選擇。
• 高速接口：經(jīng)過(guò)優(yōu)化，適用于超便攜式產(chǎn)品的電源管理，在高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌陔娐分斜憩F(xiàn)出色。

電氣特性分析

關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓：V(BR)DSS 在 VGS = 0V、ID = 250μA 時(shí)為 20V，其溫度系數(shù)為 19 mV/°C，這意味著在不同溫度環(huán)境下，擊穿電壓會(huì)有一定變化，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮溫度因素。
• 零柵壓漏極電流和柵源泄漏電流：IDSS 在 VGS = 0V、TJ = 25°C 時(shí)最大值為 1.0μA，IGSS 在 VDS = 0V、VGS = ±8.0V 時(shí)為 ±2.0μA，這些小電流值表明該 MOSFET 在關(guān)斷狀態(tài)下的漏電較小，有助于降低靜態(tài)功耗。

導(dǎo)通特性

• 柵極閾值電壓：(V{GS}(TH)) 在 (V{GS}=V{DS})、(I{D}=250μA) 時(shí)，范圍為 0.4V - 1.0V，且負(fù)柵極閾值溫度系數(shù)為 1.9mV/°C。這表明隨著溫度升高，柵極閾值電壓會(huì)降低，在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮溫度對(duì)閾值電壓的影響。
• 漏源導(dǎo)通電阻：前文已提及不同柵源電壓下的 RDS(on) 數(shù)值，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體的柵源電壓和負(fù)載電流選擇合適的工作點(diǎn)。
• 正向跨導(dǎo)：gFS 在 (V{DS}=5V)、(I{D}=100mA) 時(shí)典型值為 0.56S，反映了 MOSFET 柵源電壓對(duì)漏極電流的控制能力。
• 源漏二極管電壓：VSD 在 (V{GS}=0V)、(I{S}=10mA) 時(shí)，典型值為 0.55V，最大值為 1.0V，這一參數(shù)對(duì)于二極管的導(dǎo)通性能評(píng)估至關(guān)重要。

電荷與電容特性

• 輸入、輸出和反向傳輸電容：C ISS 在 VGS = 0V、f = 1MHz、VDS = 15V 時(shí)為 15.8pF，C OSS 為 3.5pF，C RSS 為 2.4pF。這些電容值會(huì)影響 MOSFET 的開(kāi)關(guān)速度和輸入輸出特性，設(shè)計(jì)高頻電路時(shí)需重點(diǎn)考慮。
• 總柵極電荷和各部分電荷：Q G(TOT) 在 (V{GS}=4.5V)、(V{DS}=15V)、(I_{D}=200mA) 時(shí)為 0.70nC，Q G(TH) 為 0.05nC，Q GS 為 0.14nC，Q GD 為 0.10nC。柵極電荷的大小會(huì)影響 MOSFET 的開(kāi)關(guān)時(shí)間，進(jìn)而影響整個(gè)電路的性能。

開(kāi)關(guān)特性

在 VGS = 4.5V 的測(cè)試條件下，導(dǎo)通延遲時(shí)間 td(ON) 為 18ns，上升時(shí)間 tr 為 35ns，關(guān)斷延遲時(shí)間 td(OFF) 為 201ns，下降時(shí)間 tf 為 110ns。開(kāi)關(guān)特性獨(dú)立于工作結(jié)溫，這為在不同溫度環(huán)境下的穩(wěn)定工作提供了保障。但在高速開(kāi)關(guān)應(yīng)用中，仍需優(yōu)化電路以減少開(kāi)關(guān)損耗。

熱阻與機(jī)械特性

熱阻特性

• 穩(wěn)態(tài)結(jié)到環(huán)境熱阻 RUA 為 1040°C/W，當(dāng)時(shí)間 t≤5s 時(shí)，熱阻 RUA 為 900°C/W。在設(shè)計(jì)散熱方案時(shí)，需依據(jù)實(shí)際工作條件和功率損耗來(lái)計(jì)算結(jié)溫，確保 MOSFET 在安全溫度范圍內(nèi)工作。

  機(jī)械特性

• 封裝尺寸：XLLGA3 封裝，具體尺寸如 A 為 0.340 - 0.440mm，D 和 E 均為 0.620mm（BSC）等，嚴(yán)格的尺寸公差保證了產(chǎn)品的一致性和可裝配性。
• 標(biāo)記與焊盤(pán)：標(biāo)記包含特定器件代碼和日期代碼，推薦了焊接焊盤(pán)尺寸。在焊接時(shí)，需參考 onsemi 的《Soldering and Mounting Techniques Reference Manual》以確保焊接質(zhì)量。

總結(jié)與思考

onsemi 的 NTNS3193NZ MOSFET 憑借其小尺寸、低導(dǎo)通電阻和良好的電氣性能，在超便攜式產(chǎn)品的電源管理和小信號(hào)處理領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢(shì)。然而，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們?nèi)孕杈C合考慮各個(gè)參數(shù)，如溫度對(duì)擊穿電壓和閾值電壓的影響，電容和電荷對(duì)開(kāi)關(guān)特性的影響等。各位電子工程師在選用這款 MOSFET 時(shí)，不妨深入研究其參數(shù)和特性，根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。你在使用類(lèi)似 MOSFET 時(shí)，遇到過(guò)哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。