FDS5672 N-Channel PowerTrench? MOSFET 詳細解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，MOSFET作為關(guān)鍵的半導體器件，廣泛應(yīng)用于各類電路中。今天我們就來深入了解一下 FDS5672 N-Channel PowerTrench? MOSFET，看看它有哪些特性和應(yīng)用場景。

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一、公司背景與產(chǎn)品編號變更

Fairchild Semiconductor 已被 ON Semiconductor 收購。由于系統(tǒng)要求，部分 Fairchild 可訂購的產(chǎn)品編號需要變更，原編號中的下劃線 (_) 將改為破折號 (-)。如需最新的訂購信息，可訪問 ON Semiconductor 的官網(wǎng)：www.onsemi.com。若對系統(tǒng)集成有疑問，可發(fā)郵件至 Fairchild_questions@onsemi.com。

二、FDS5672 MOSFET 概述

2.1 產(chǎn)品特點

• 低導通電阻：在 VGS = 10V、ID = 12A 時，rDS(ON) = 10mΩ；VGS = 6V、ID = 10A 時，rDS(ON) = 14mΩ。采用高性能溝槽技術(shù)，實現(xiàn)極低的導通電阻。
• 低柵極電荷：有助于降低開關(guān)損耗，提高開關(guān)速度。
• 高功率和電流處理能力：能夠承受較大的功率和電流，適用于高功率應(yīng)用。

2.2 應(yīng)用場景

主要應(yīng)用于 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，可有效提高其整體效率，無論是采用同步還是傳統(tǒng)開關(guān) PWM 控制器的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器都適用。

三、電氣特性

3.1 最大額定值

3.2 熱特性

• 結(jié)到外殼熱阻：RθJC = 25°C/W
• 10 秒時結(jié)到環(huán)境熱阻：RθJA = 50°C/W
• 1000 秒時結(jié)到環(huán)境熱阻：RθJA = 85°C/W

3.3 電氣參數(shù)

3.3.1 關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓：BVDSS（ID = 250μA，VGS = 0V）為 60V。
• 零柵壓漏極電流：IDSS（VDS = 50V，VGS = 0V，TC = 150°C）最大為 250μA。
• 柵源泄漏電流：IGSS（VGS = ±20V）最大為 ±100nA。

3.3.2 導通特性

• 柵源閾值電壓：VGS(TH)（VGS = VDS，ID = 250μA）范圍為 2 - 4V。
• 漏源導通電阻：不同條件下有不同值，如 ID = 12A、VGS = 10V 時，典型值為 0.0088Ω，最大值為 0.010Ω。

3.3.3 動態(tài)特性

• 輸入電容：CISS（VDS = 25V，VGS = 0V，f = 1MHz）典型值為 2200pF。
• 輸出電容：COSS 典型值為 410pF。
• 反向傳輸電容：CRSS 典型值為 130pF。
• 柵極電阻：RG（VGS = 0.5V，f = 1MHz）典型值為 1.4Ω。
• 總柵極電荷：Qg(TOT)（VGS = 0V 到 10V，VDD = 30V，ID = 12A，Ig = 1.0mA）范圍為 34 - 45nC。

3.3.4 電阻性開關(guān)特性（VGS = 10V）

• 導通時間：tON 最大為 50ns。
• 導通延遲時間：td(ON) 典型值為 13ns。
• 上升時間：tr 典型值為 20ns。
• 關(guān)斷延遲時間：td(OFF) 典型值為 35ns。
• 下降時間：tf 典型值為 14ns。
• 關(guān)斷時間：tOFF 最大為 64ns。

3.3.5 漏源二極管特性

• 源漏二極管電壓：ISD = 12A 時，最大為 1.25V；ISD = 6A 時，最大為 1.0V。
• 反向恢復時間：trr（ISD = 12A，dISD/dt = 100A/μs）最大為 39ns。
• 反向恢復電荷：QRR（ISD = 12A，dISD/dt = 100A/μs）最大為 40nC。

四、典型特性曲線

文檔中給出了多個典型特性曲線，包括功率耗散與環(huán)境溫度的關(guān)系、最大連續(xù)漏極電流與環(huán)境溫度的關(guān)系、歸一化瞬態(tài)熱阻抗與脈沖持續(xù)時間的關(guān)系等。這些曲線能幫助工程師更好地了解器件在不同條件下的性能表現(xiàn)。例如，通過功率耗散與環(huán)境溫度的曲線，工程師可以預(yù)估在不同環(huán)境溫度下器件的功率損耗情況，從而進行合理的散熱設(shè)計。

五、熱阻與安裝焊盤面積的關(guān)系

5.1 熱阻計算

最大允許的器件功率耗散 PDM 由最大額定結(jié)溫 TJM 和散熱路徑的熱阻決定，計算公式為： [PDM = frac{TJM - TA}{RθJA}] 其中，TA 為環(huán)境溫度，RθJA 為結(jié)到環(huán)境的熱阻。

5.2 影響因素

使用表面貼裝器件（如 SO8 封裝）時，其應(yīng)用環(huán)境對器件的電流和最大功率耗散額定值有顯著影響，具體因素包括：

• 器件安裝的焊盤面積以及電路板單面或雙面是否有銅。
• 電路板的銅層數(shù)和厚度。
• 是否使用外部散熱器。
• 是否使用熱過孔。
• 空氣流動和電路板方向。
• 對于非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用，還需考慮脈沖寬度、占空比以及器件、電路板和環(huán)境的瞬態(tài)熱響應(yīng)。

5.3 熱阻曲線與計算

文檔給出了熱阻 RθJA 與頂部銅面積的關(guān)系曲線，可用于計算穩(wěn)態(tài)結(jié)溫或功率耗散。對于脈沖應(yīng)用，可使用 Fairchild 器件的 Spice 熱模型或手動利用歸一化最大瞬態(tài)熱阻抗曲線進行評估。熱阻計算公式為： [RθJA = 64 + frac{26}{0.23 + Area}] 其中，Area 為頂部銅面積（平方英寸）。

六、模型信息

6.1 PSPICE 電氣模型

文檔提供了 FDS5672 的 PSPICE 電氣模型，包含了多個元件和參數(shù)，可用于電路仿真。對于進一步了解 PSPICE 模型，可參考 William J. Hepp 和 C. Frank Wheatley 撰寫的《A New PSPICE Sub-Circuit for the Power MOSFET Featuring Global Temperature Options》（IEEE Power Electronics Specialist Conference Records, 1991）。

6.2 Spice 熱模型和 SABER 熱模型

分別給出了不同銅面積下的 Spice 熱模型和 SABER 熱模型，以及對應(yīng)的熱模型組件值表格，方便工程師進行熱仿真和設(shè)計。

七、注意事項

7.1 產(chǎn)品變更

ON Semiconductor 保留對產(chǎn)品進行變更的權(quán)利，且不另行通知。因此，在設(shè)計過程中，工程師需要及時關(guān)注產(chǎn)品的最新信息。

7.2 應(yīng)用限制

該產(chǎn)品不適合用于生命支持系統(tǒng)、FDA 3 類醫(yī)療設(shè)備或類似分類的醫(yī)療設(shè)備，以及人體植入設(shè)備。如果買方將產(chǎn)品用于非預(yù)期或未經(jīng)授權(quán)的應(yīng)用，需承擔相應(yīng)的責任。

7.3 參數(shù)驗證

文檔中提供的“典型”參數(shù)在不同應(yīng)用中可能會有所變化，實際性能也可能隨時間變化。因此，所有操作參數(shù)，包括“典型值”，都需要由客戶的技術(shù)專家針對每個客戶應(yīng)用進行驗證。

通過對 FDS5672 N-Channel PowerTrench? MOSFET 的詳細了解，工程師可以更好地將其應(yīng)用于實際電路設(shè)計中。在選擇和使用該器件時，需要綜合考慮其電氣特性、熱特性以及應(yīng)用限制等因素，以確保設(shè)計的可靠性和性能。大家在實際應(yīng)用中是否遇到過類似 MOSFET 的選型和使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。