ON Semiconductor PCFA86210F N溝道功率MOSFET深度解析

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，功率MOSFET是不可或缺的關(guān)鍵元件。今天，我們就來深入探討ON Semiconductor推出的PCFA86210F N溝道功率MOSFET，看看它有哪些獨(dú)特之處。

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一、產(chǎn)品概述

PCFA86210F是一款150V的N溝道功率MOSFET，由ON Semiconductor生產(chǎn)。它具有低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷等特點(diǎn)，適用于多種功率應(yīng)用場景。

二、產(chǎn)品特性

（一）電氣特性

1. 導(dǎo)通電阻：在VGS = 10V時(shí)，典型的(R{DS(on)} = 4.8 mOmega)，這意味著在導(dǎo)通狀態(tài)下，MOSFET的功耗較低，能有效提高電路效率。不過，在實(shí)際應(yīng)用中，由于測試接觸精度的限制，裸片級別的精確(R{DS(on)})測試較難實(shí)現(xiàn)，其最大(R)規(guī)格是根據(jù)封裝中裸片的歷史性能定義的，且生產(chǎn)中不保證通過測試。同時(shí)，裸片的(R_{DS(on)})性能還取決于源極線/帶鍵合布局。
2. 柵極電荷：在(V{GS}=10V)時(shí)，典型的(Q{g(tot)} = 70 nC)。較低的柵極電荷可以減少開關(guān)過程中的能量損耗，提高開關(guān)速度。
3. 擊穿電壓：漏源擊穿電壓(BVDSS)在(ID = 250A)，(VGS = 0V)的條件下為150V，這為電路提供了較高的耐壓能力。

（二）可靠性特性

該產(chǎn)品通過了AEC - Q101認(rèn)證，并具備PPAP能力，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，這表明它在汽車等對可靠性要求較高的應(yīng)用場景中也能穩(wěn)定工作。

三、產(chǎn)品規(guī)格

（一）尺寸規(guī)格

• 芯片尺寸為6096 × 4445，鋸切后的芯片尺寸為6076 ±15 × 4425 ±15。
• 源極連接區(qū)域?yàn)?435.3 × 4138，柵極連接區(qū)域?yàn)?18.6 × 520。
• 芯片厚度為203.2 ±25.4。

（二）材料規(guī)格

• 柵極和源極采用AlSiCu材料。
• 漏極采用Ti - NiV - Ag（芯片背面）。

（三）封裝規(guī)格

• 采用PCFA86210F晶圓封裝，晶圓在箔上鋸切。
• 鈍化層為聚酰亞胺，晶圓直徑為8英寸，在UV膠帶上鋸切，不良芯片通過噴墨標(biāo)記識別。

（四）存儲條件

建議存儲溫度為22 - 28°C，相對濕度為40 - 66%。芯片經(jīng)過100%探測，以滿足在(T_{J}=25^{circ}C)時(shí)規(guī)定的條件和限制。

四、電氣參數(shù)

（一）最大額定值

需要注意的是，超過最大額定值可能會損壞器件，影響其功能和可靠性。

（二）電氣特性

1. 關(guān)斷特性
   • 漏源擊穿電壓(BVDSS)在(ID = 250A)，(VGS = 0V)時(shí)為150V。
   • 漏源泄漏電流(IDSS)在(VDS = 150V)，(VGS = 0V)，(TJ = 25°C)時(shí)為1A，(TJ = 175°C)時(shí)為1mA。
   • 柵源泄漏電流(IGSS)在(VGS = ±20V)時(shí)為±100nA。
2. 導(dǎo)通特性
   • 柵源閾值電壓(VGS(th))在(VGS = VDS)，(ID = 250A)時(shí)，最小值為2.0V，典型值為3.0V，最大值為4.0V。
   • 漏源導(dǎo)通電阻(RDS(on))在(ID = 80A)，(VGS = 10V)，(TJ = 25°C)時(shí)，典型值為5mΩ，最大值為6.3mΩ；(TJ = 175°C)時(shí)，典型值為14mΩ，最大值為17.5mΩ。
3. 動(dòng)態(tài)特性
   • 輸入電容(Ciss)在(VDS = 75V)，(VGS = 0V)，(f = 1MHz)時(shí)為5805pF。
   • 輸出電容(Coss)為536pF，反向傳輸電容(Crss)為16pF。
   • 柵極電阻(Rg)在(f = 1MHz)時(shí)為2.2Ω。
   • 總柵極電荷(Qg(ToT))在(VGS = 0 to 10V)，(VDD = 75V)，(ID = 80A)時(shí)為70nC。
4. 開關(guān)特性
   • 導(dǎo)通延遲時(shí)間(td(on))在(VDD = 75V)，(ID = 80A)，(VGS = 10V)，(RGEN = 6Ω)時(shí)為39ns。
   • 上升時(shí)間(tr)為30ns，關(guān)斷延遲時(shí)間(td(off))為70ns，下降時(shí)間(tf)為23ns。
5. 漏源二極管特性
   • 源漏二極管電壓(VSD)在(ISD = 80A)，(VGS = 0V)時(shí)為1.25V，(ISD = 40A)，(VGS = 0V)時(shí)為1.2V。
   • 反向恢復(fù)時(shí)間(trr)在(IF = 80A)，(dISD/dt = 100A/s)，(VDD = 120V)時(shí)為108ns，反向恢復(fù)電荷(Qrr)為323nC。

五、典型特性曲線

文檔中給出了多個(gè)典型特性曲線，包括歸一化功率耗散與殼溫的關(guān)系、最大連續(xù)漏極電流與殼溫的關(guān)系、歸一化最大瞬態(tài)熱阻抗、峰值電流能力、正向偏置安全工作區(qū)、非鉗位電感開關(guān)能力、轉(zhuǎn)移特性、正向二極管特性、飽和特性、(R{DS(on)})與柵極電壓的關(guān)系、歸一化(R{DS(on)})與結(jié)溫的關(guān)系、歸一化柵極閾值電壓與溫度的關(guān)系、歸一化漏源擊穿電壓與結(jié)溫的關(guān)系、電容與漏源電壓的關(guān)系以及柵極電荷與柵源電壓的關(guān)系等。這些曲線可以幫助工程師更好地了解該MOSFET在不同工作條件下的性能表現(xiàn)。

六、總結(jié)

PCFA86210F N溝道功率MOSFET憑借其低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷、高耐壓等特性，在功率應(yīng)用領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢。不過，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景，綜合考慮其電氣參數(shù)和典型特性，以確保電路的性能和可靠性。同時(shí)，也要注意其最大額定值，避免因超過限制而損壞器件。大家在使用這款MOSFET時(shí)，有沒有遇到過什么問題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享。