onsemi FQP4N90C與FQPF4N90C MOSFET深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，MOSFET作為關(guān)鍵的功率開關(guān)器件，其性能直接影響著整個(gè)電路的效率和穩(wěn)定性。今天我們就來深入探討一下安森美（onsemi）的兩款N溝道增強(qiáng)型功率MOSFET——FQP4N90C和FQPF4N90C。

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一、產(chǎn)品概述

FQP4N90C和FQPF4N90C采用了安森美專有的平面條紋和DMOS技術(shù)，這種先進(jìn)的MOSFET技術(shù)旨在降低導(dǎo)通電阻，提供卓越的開關(guān)性能和高雪崩能量強(qiáng)度。它們適用于開關(guān)模式電源、有源功率因數(shù)校正（PFC）以及電子燈鎮(zhèn)流器等應(yīng)用。

二、產(chǎn)品特性

1. 電氣性能

• 高耐壓與大電流：具備900V的漏源電壓（$V{DSS}$）和4.0A的連續(xù)漏極電流（$I{D}$），能夠滿足高電壓、大電流的應(yīng)用需求。
• 低導(dǎo)通電阻：在$V{GS} = 10V$，$I{D}=2.0A$的條件下，$R_{DS(on)}$最大為4.2Ω，有效降低了功率損耗。
• 低柵極電荷：典型值為17nC，有助于減少開關(guān)損耗，提高開關(guān)速度。
• 低反饋電容：$C_{rss}$典型值為5.6pF，降低了米勒效應(yīng)的影響，提升了開關(guān)性能。
• 100%雪崩測試：保證了器件在雪崩情況下的可靠性和穩(wěn)定性。

2. 熱特性

• 熱阻參數(shù)：兩款產(chǎn)品的熱阻參數(shù)有所不同。FQP4N90C的結(jié)到殼熱阻（$R{θJC}$）最大為0.89°C/W，F(xiàn)QPF4N90C的$R{θJC}$最大為2.66°C/W。這意味著在相同的功率損耗下，F(xiàn)QP4N90C的結(jié)溫上升相對較慢。

三、絕對最大額定值

需要注意的是，超過這些額定值可能會導(dǎo)致器件損壞，影響其可靠性。

四、電氣特性

1. 關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓（$B_{VDS}$）：在$V{GS} = 0V$，$I{D}=250μA$的條件下，$B_{VDS}$為900V。
• 擊穿電壓溫度系數(shù)：參考25°C，$I_{D}=250μA$時(shí)，為1.05V/°C。
• 零柵壓漏極電流（$I_{DSS}$）：在$V{DS} = 900V$，$V{GS} = 0V$時(shí)，最大為10μA；在$V{DS} = 720V$，$T{C} = 125°C$時(shí)，最大為100μA。
• 柵體正向和反向泄漏電流（$I{GSSF}$和$I{GSSR}$）：分別在$V{GS} = 30V$，$V{DS} = 0V$和$V{GS} = -30V$，$V{DS} = 0V$時(shí)，最大為100nA。

2. 導(dǎo)通特性

• 柵極閾值電壓（$V_{GS(th)}$）：在$V{DS} = V{GS}$，$I_{D}=250μA$的條件下，范圍為3.0 - 5.0V。
• 靜態(tài)漏源導(dǎo)通電阻（$R_{DS(on)}$）：在$V{GS}= 10V$，$I{D}= 2A$時(shí)，典型值為3.5Ω，最大值為4.2Ω。
• 正向跨導(dǎo)（$g_{FS}$）：在$V{DS} = 50V$，$I{D}= 2A$時(shí)，典型值為5S。

3. 動(dòng)態(tài)特性

• 輸入電容（$C_{iss}$）：在$V{DS} = 25V$，$V{GS} = 0V$，$f = 1MHz$時(shí)，范圍為740 - 960pF。
• 輸出電容（$C_{oss}$）：范圍為65 - 85pF。
• 反向傳輸電容（$C_{rss}$）：典型值為5.6pF，最大值為7.3pF。

4. 開關(guān)特性

• 導(dǎo)通延遲時(shí)間（$t_{d(on)}$）：在$V{DD}= 450V$，$I{D} = 4A$，$R_{G} = 25Ω$的條件下，范圍為25 - 60ns。
• 導(dǎo)通上升時(shí)間（$t_{r}$）：范圍為50 - 110ns。
• 關(guān)斷延遲時(shí)間（$t_{d(off)}$）：范圍為40 - 90ns。
• 關(guān)斷下降時(shí)間（$t_{f}$）：范圍為35 - 80ns。
• 總柵極電荷（$Q_{g}$）：在$V{DS} = 720V$，$I{D} = 4A$，$V_{GS} = 10V$時(shí)，范圍為17 - 22nC。
• 柵源電荷（$Q_{gs}$）：典型值為4.5nC。
• 柵漏電荷（$Q_{gd}$）：典型值為7.5nC。

5. 漏源二極管特性

• 最大連續(xù)漏源二極管正向電流（$I_{S}$）：為4A。
• 最大脈沖漏源二極管正向電流（$I_{SM}$）：為16A。
• 漏源二極管正向電壓（$V_{SD}$）：在$V{GS} = 0V$，$I{SD} = 4A$時(shí)，最大為1.4V。
• 反向恢復(fù)時(shí)間（$t_{rr}$）：在$V{GS} = 0V$，$I{SD} = 4A$，$dI_{F}/dt = 100A/μs$時(shí)，最大為450ns。
• 反向恢復(fù)電荷（$Q_{rr}$）：為3.5μC。

五、典型特性曲線

文檔中提供了一系列典型特性曲線，包括導(dǎo)通區(qū)域特性、傳輸特性、導(dǎo)通電阻隨漏極電流和柵極電壓的變化、體二極管正向電壓隨源電流和溫度的變化、電容特性、柵極電荷特性、擊穿電壓隨溫度的變化、導(dǎo)通電阻隨溫度的變化、最大安全工作區(qū)以及瞬態(tài)熱響應(yīng)曲線等。這些曲線有助于工程師更好地了解器件在不同條件下的性能表現(xiàn)，從而進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

六、封裝信息

1. TO - 220 Fullpack和TO - 220F - 3SG

FQP4N90C采用TO - 220封裝，F(xiàn)QPF4N90C采用TO - 220F封裝，每管裝1000個(gè)。需要注意的是，F(xiàn)QP4N90C已停產(chǎn)，若有需求可聯(lián)系安森美代表獲取相關(guān)信息。

2. 封裝尺寸

文檔詳細(xì)給出了TO - 220 Fullpack/TO - 220F - 3SG和TO - 220 - 3LD的封裝尺寸及公差信息，工程師在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)需要參考這些尺寸，確保器件的正確安裝和使用。

七、測試電路與波形

文檔還提供了柵極電荷測試電路、電阻開關(guān)測試電路、非鉗位電感開關(guān)測試電路以及峰值二極管恢復(fù)$dv/dt$測試電路和相應(yīng)的波形圖。這些測試電路和波形有助于工程師理解器件的工作原理和性能，進(jìn)行實(shí)際的測試和驗(yàn)證。

八、總結(jié)

FQP4N90C和FQPF4N90C是兩款性能優(yōu)異的N溝道增強(qiáng)型功率MOSFET，具有高耐壓、低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種電源和電子設(shè)備應(yīng)用。在使用時(shí)，工程師需要嚴(yán)格遵守其絕對最大額定值，參考電氣特性和典型特性曲線進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并根據(jù)封裝尺寸進(jìn)行PCB布局。同時(shí)，通過測試電路和波形可以更好地驗(yàn)證器件的性能，確保設(shè)計(jì)的可靠性。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似MOSFET的使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。