深入解析 onsemi NVTFS5C478NL N 溝道功率 MOSFET

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，功率 MOSFET 是至關(guān)重要的元件，它廣泛應(yīng)用于各種電源管理和功率轉(zhuǎn)換電路中。今天，我們將深入探討 onsemi 公司的 NVTFS5C478NL 這款 N 溝道功率 MOSFET，了解它的特性、參數(shù)以及應(yīng)用場(chǎng)景。

文件下載：NVTFS5C478NL-D.PDF

一、產(chǎn)品概述

NVTFS5C478NL 是 onsemi 推出的一款單 N 溝道功率 MOSFET，具有 40V 的耐壓、14mΩ 的導(dǎo)通電阻和 26A 的連續(xù)漏極電流能力。它采用了 3.3 x 3.3mm 的小尺寸封裝，非常適合緊湊型設(shè)計(jì)。同時(shí)，該產(chǎn)品還具有低導(dǎo)通電阻、低電容等特點(diǎn)，能夠有效降低傳導(dǎo)損耗和驅(qū)動(dòng)損耗。

二、產(chǎn)品特性

2.1 小尺寸封裝

其 3.3 x 3.3mm 的小尺寸封裝，為緊湊型設(shè)計(jì)提供了可能。在如今對(duì)電子產(chǎn)品小型化要求越來(lái)越高的趨勢(shì)下，這種小尺寸封裝能夠節(jié)省電路板空間，使得設(shè)計(jì)更加緊湊。

2.2 低導(dǎo)通電阻

低 (R_{DS(on)}) 特性可以有效降低傳導(dǎo)損耗。例如，在高功率應(yīng)用中，較低的導(dǎo)通電阻意味著更少的能量以熱量的形式散失，從而提高了系統(tǒng)的效率。

2.3 低電容

低電容特性有助于減少驅(qū)動(dòng)損耗。在高頻開(kāi)關(guān)應(yīng)用中，電容的充放電會(huì)消耗額外的能量，而低電容可以降低這種損耗，提高開(kāi)關(guān)速度和效率。

2.4 可焊?jìng)?cè)翼產(chǎn)品

NVTFS5C478NLWF 是一款具有可焊?jìng)?cè)翼的產(chǎn)品，這使得它在焊接過(guò)程中更容易進(jìn)行檢查和測(cè)試，提高了焊接的可靠性。

2.5 汽車(chē)級(jí)認(rèn)證

該產(chǎn)品通過(guò)了 AEC - Q101 認(rèn)證，并且具備 PPAP 能力，適用于汽車(chē)電子等對(duì)可靠性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。

2.6 環(huán)保特性

這些器件是無(wú)鉛的，并且符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，符合環(huán)保要求。

三、最大額定值

3.1 電壓額定值

• 漏源電壓 (V_{DSS}) 為 40V，這決定了該 MOSFET 能夠承受的最大漏源電壓。
• 柵源電壓 (V_{GS}) 為 ±20V，使用時(shí)需要注意柵源電壓不能超過(guò)這個(gè)范圍，否則可能會(huì)損壞器件。

3.2 電流額定值

• 連續(xù)漏極電流在不同溫度下有不同的值。在 (T_C = 25°C) 時(shí)，(I_D) 為 26A；在 (T_C = 100°C) 時(shí)，(I_D) 為 18A。
• 脈沖漏極電流 (I_{DM}) 在 (T_A = 25°C)，(t_p = 10s) 時(shí)為 104A。

3.3 功率額定值

• 功率耗散在不同溫度下也有不同的值。在 (T_C = 25°C) 時(shí)，(P_D) 為 20W；在 (T_C = 100°C) 時(shí)，(P_D) 為 10W。

3.4 溫度額定值

• 工作結(jié)溫和存儲(chǔ)溫度范圍為 - 55 至 +175°C，這表明該器件能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)正常工作。

四、電氣特性

4.1 關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓 (V{(BR)DSS}) 在 (V{GS} = 0V)，(I_D = 250μA) 時(shí)為 40V。
• 零柵壓漏極電流 (I_{DSS}) 在不同溫度下有不同的值，在 (T_J = 25°C) 時(shí)為 10μA，在 (T_J = 125°C) 時(shí)為 250μA。
• 柵源泄漏電流 (I{GSS}) 在 (V{DS} = 0V)，(V_{GS} = 20V) 時(shí)為 100nA。

4.2 導(dǎo)通特性

• 柵極閾值電壓 (V{GS(TH)}) 在 (V{GS} = V_{DS})，(I_D = 20μA) 時(shí)為 1.2 - 2.2V。
• 漏源導(dǎo)通電阻 (R{DS(on)}) 在 (V{GS} = 10V)，(ID = 5A) 時(shí)為 11.5 - 14mΩ；在 (V{GS} = 4.5V)，(I_D = 5A) 時(shí)為 20 - 25mΩ。
• 正向跨導(dǎo) (g{FS}) 在 (V{DS} = 15V)，(I_D = 15A) 時(shí)為 25S。

4.3 電荷和電容特性

• 輸入電容 (C{iss}) 在 (V{GS} = 0V)，(f = 1.0MHz)，(V_{DS} = 25V) 時(shí)為 400pF。
• 輸出電容 (C_{oss}) 為 170pF。
• 反向傳輸電容 (C_{rss}) 為 8.0pF。
• 總柵極電荷 (Q{G(TOT)}) 在不同柵源電壓下有不同的值，在 (V{GS} = 4.5V)，(V_{DS} = 32V)，(ID = 15A) 時(shí)為 3.8nC；在 (V{GS} = 10V)，(V_{DS} = 32V)，(I_D = 15A) 時(shí)為 8.0nC。

4.4 開(kāi)關(guān)特性

• 開(kāi)啟延遲時(shí)間 (t{d(on)}) 在 (V{GS} = 4.5V)，(V_{DS} = 32V)，(I_D = 15A)，(R_G = 2.5Ω) 時(shí)為 7.0ns。
• 上升時(shí)間 (t_r) 為 39ns。
• 關(guān)斷延遲時(shí)間 (t_{d(off)}) 為 14ns。
• 下降時(shí)間 (t_f) 為 5.0ns。

4.5 漏源二極管特性

• 正向二極管電壓在 (T_J = 25°C) 時(shí)為 0.70V。
• 反向恢復(fù)時(shí)間相關(guān)參數(shù)包括電荷時(shí)間 (t_a) 和放電時(shí)間 (t_o)，反向恢復(fù)電荷為 5.0nC。

五、典型特性

5.1 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。這有助于我們了解 MOSFET 在導(dǎo)通區(qū)域的工作特性。

5.2 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?？梢钥吹?，結(jié)溫對(duì)漏極電流有一定的影響。

5.3 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。我們可以根據(jù)這個(gè)特性選擇合適的柵源電壓來(lái)獲得較低的導(dǎo)通電阻。

5.4 導(dǎo)通電阻與漏極電流和柵極電壓關(guān)系

圖 4 體現(xiàn)了導(dǎo)通電阻與漏極電流和柵極電壓的關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)負(fù)載電流和柵極驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)選擇合適的工作點(diǎn)。

5.5 導(dǎo)通電阻隨溫度變化

圖 5 表明導(dǎo)通電阻會(huì)隨結(jié)溫的升高而增大。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮溫度對(duì)導(dǎo)通電阻的影響，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5.6 漏源泄漏電流與電壓關(guān)系

圖 6 展示了不同結(jié)溫下，漏源泄漏電流隨漏源電壓的變化。在低功耗應(yīng)用中，需要關(guān)注泄漏電流的大小。

5.7 電容變化特性

圖 7 顯示了輸入電容、輸出電容和反向傳輸電容隨漏源電壓的變化。在高頻應(yīng)用中，電容的變化會(huì)影響開(kāi)關(guān)速度和效率。

5.8 柵源電壓與總電荷關(guān)系

圖 8 體現(xiàn)了柵源電壓與總柵極電荷的關(guān)系。這對(duì)于設(shè)計(jì)柵極驅(qū)動(dòng)電路非常重要。

5.9 電阻性開(kāi)關(guān)時(shí)間與柵極電阻關(guān)系

圖 9 展示了開(kāi)關(guān)時(shí)間隨柵極電阻的變化。在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電路時(shí)，需要選擇合適的柵極電阻來(lái)優(yōu)化開(kāi)關(guān)性能。

5.10 二極管正向電壓與電流關(guān)系

圖 10 顯示了二極管正向電壓隨電流的變化。在需要使用 MOSFET 內(nèi)部二極管的應(yīng)用中，需要了解這個(gè)特性。

5.11 最大額定正向偏置安全工作區(qū)

圖 11 給出了不同脈沖時(shí)間下，漏極電流與漏源電壓的安全工作范圍。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要確保 MOSFET 在安全工作區(qū)內(nèi)工作。

5.12 峰值電流與雪崩時(shí)間關(guān)系

圖 12 展示了峰值電流與雪崩時(shí)間的關(guān)系。在可能發(fā)生雪崩的應(yīng)用中，需要考慮這個(gè)特性。

5.13 熱特性

圖 13 體現(xiàn)了不同占空比下，熱阻隨脈沖時(shí)間的變化。在設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)時(shí)，需要參考這個(gè)特性。

六、封裝與訂購(gòu)信息

6.1 封裝尺寸

文檔中給出了 WDFN8 3.3x3.3, 0.65P 和 WDFNW8 3.3x3.3, 0.65P (Full - Cut 8FL WF) 兩種封裝的詳細(xì)尺寸信息，包括各個(gè)尺寸的最小值、標(biāo)稱(chēng)值和最大值。

6.2 訂購(gòu)信息

提供了 NVTFSSC478NLTAG 等具體的訂購(gòu)型號(hào)，同時(shí)提醒用戶(hù)參考 Tape and Reel Packaging Specifications Brochure, BRD8011/D 了解磁帶和卷軸規(guī)格。

七、總結(jié)

NVTFS5C478NL 是一款性能優(yōu)異的 N 溝道功率 MOSFET，具有小尺寸、低導(dǎo)通電阻、低電容等特點(diǎn)，適用于多種功率轉(zhuǎn)換和電源管理應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，電子工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇工作參數(shù)，確保 MOSFET 在安全工作區(qū)內(nèi)工作，同時(shí)要考慮溫度、電容等因素對(duì)性能的影響。你在使用這款 MOSFET 時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。