深入解析 onsemi NVD5C688NL 單通道 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，廣泛應(yīng)用于各種電源管理、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等電路中。今天我們來詳細(xì)探討 onsemi 的 NVD5C688NL 單通道 N 溝道功率 MOSFET，看看它有哪些特性和優(yōu)勢(shì)，以及在實(shí)際應(yīng)用中需要注意的地方。

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一、產(chǎn)品特性

低導(dǎo)通損耗

NVD5C688NL 具有低 (R{DS(on)}) 特性，在 (V{GS}=10V) 時(shí)，(R{DS(on)}) 典型值為 27.4 mΩ；在 (V{GS}=4.5V) 時(shí)，(R{DS(on)}) 為 40 mΩ。低 (R{DS(on)}) 能夠有效降低導(dǎo)通損耗，提高電路的效率，這對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間工作的電源電路尤為重要。

低驅(qū)動(dòng)損耗

該 MOSFET 還具備低 (Q{G}) 和電容特性。例如，在 (V{DS}=48V)，(I{D}=10A)，(V{GS}=4.5V) 時(shí)，總柵極電荷 (Q{G(TOT)}) 為 3.4 nC；(V{GS}=10V) 時(shí)，(Q{G(TOT)}) 為 7.0 nC。低 (Q{G}) 和電容能夠減少驅(qū)動(dòng)損耗，降低對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求，提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。

汽車級(jí)認(rèn)證

NVD5C688NL 通過了 AEC - Q101 認(rèn)證，并且具備 PPAP 能力，這意味著它可以滿足汽車電子等對(duì)可靠性要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，該器件是無鉛、無鹵素/BFR 且符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)的，符合環(huán)保要求。

二、最大額定值

電壓和電流額定值

• 漏源電壓 (V_{DSS})：最大為 60 V，這決定了該 MOSFET 能夠承受的最大電壓，在設(shè)計(jì)電路時(shí)需要確保實(shí)際工作電壓不超過此值。
• 柵源電壓 (V_{GS})：范圍為 ±16 V，超出這個(gè)范圍可能會(huì)對(duì) MOSFET 的柵極造成損壞。
• 連續(xù)漏極電流：在 (T{C}=25^{circ}C) 穩(wěn)態(tài)時(shí)為 17 A；在 (T{A}=25^{circ}C) 時(shí)為 7.0 A。需要注意的是，電流值會(huì)隨著溫度的升高而減小，例如在 (T{C}=100^{circ}C) 時(shí)，連續(xù)漏極電流為 12 A；在 (T{A}=100^{circ}C) 時(shí)為 5.0 A。
• 脈沖漏極電流 (I_{DM})：在 (T{A}=25^{circ}C)，脈沖寬度 (t{p}=10mu s) 時(shí)為 77 A，這表明該 MOSFET 在短時(shí)間內(nèi)能夠承受較大的電流沖擊。

功率和溫度額定值

• 功率耗散：在 (T{C}=25^{circ}C) 時(shí)為 18 W；在 (T{C}=100^{circ}C) 時(shí)為 9.0 W；在 (T{A}=25^{circ}C) 時(shí)為 2.9 W；在 (T{A}=100^{circ}C) 時(shí)為 1.45 W。功率耗散與溫度密切相關(guān)，在設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)時(shí)需要考慮這些參數(shù)。
• 工作結(jié)溫和存儲(chǔ)溫度范圍：為 - 55°C 至 175°C，這使得該 MOSFET 能夠適應(yīng)較寬的溫度環(huán)境。

其他額定值

• 源極電流（體二極管） (I_{S})：最大為 20 A，這是體二極管能夠承受的最大電流。
• 單脈沖漏源雪崩能量 (E_{AS})：在 (T = 25^{circ}C)，(I_{L(pk)} = 1A) 時(shí)為 48 mJ，這反映了 MOSFET 在雪崩情況下的能量承受能力。
• 焊接用引腳溫度 (T_{L})：在距離管殼 1/8" 處，10 s 內(nèi)最大為 260°C，在焊接時(shí)需要注意控制溫度，避免損壞器件。

三、電氣特性

關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓 (V_{(BR)DSS})：在 (V{GS}=0V)，(I{D}=250mu A) 時(shí)為 60 V，這是 MOSFET 關(guān)斷時(shí)能夠承受的最大電壓。其溫度系數(shù) (V{(BR)DSS}/T{J}) 為 27 mV/°C，意味著隨著溫度的升高，擊穿電壓會(huì)有所增加。
• 零柵壓漏極電流 (I_{DSS})：在 (V{GS}=0V)，(V{DS}=60V) 時(shí)，(T{J}=25^{circ}C) 時(shí)為 10 nA；(T{J}=125^{circ}C) 時(shí)為 250 nA，該電流會(huì)隨著溫度的升高而增大。
• 柵源泄漏電流 (I_{GSS})：在 (V{DS}=0V)，(V{GS}=20V) 時(shí)給出了相應(yīng)的值，它反映了柵極的泄漏情況。

導(dǎo)通特性

• 柵極閾值電壓：在 (V{GS}=V{DS})，(I_{D}=15mu A) 時(shí)，典型值為 2.1 V，其負(fù)閾值溫度系數(shù)為 4.4 mV/°C，這意味著隨著溫度的升高，閾值電壓會(huì)降低。
• 導(dǎo)通電阻 (R_{DS(on)})：前面已經(jīng)提到，在不同的 (V{GS}) 和 (I{D}) 條件下有不同的值，它是衡量 MOSFET 導(dǎo)通性能的重要參數(shù)。

電荷、電容和柵極電阻特性

• 輸入電容 (C_{iss})：在 (V{GS}=0V)，(f = 1.0MHz)，(V{DS}=25V) 時(shí)為 400 pF。
• 輸出電容 (C_{oss})：為 170 pF。
• 反向傳輸電容 (C_{rss})：為 12 pF。
• 總柵極電荷 (Q{G(TOT)})、閾值柵極電荷 (Q{G(TH)})、柵源電荷 (Q{GS}) 和柵漏電荷 (Q{GD})：在不同的測(cè)試條件下有相應(yīng)的值，這些參數(shù)對(duì)于分析 MOSFET 的開關(guān)特性非常重要。
• 平臺(tái)電壓 (V_{GP})：為 2.9 V，它是 MOSFET 開關(guān)過程中的一個(gè)重要參數(shù)。

開關(guān)特性

• 導(dǎo)通延遲時(shí)間 (t_{d(on)})：在 (V{GS}=4.5V)，(V{DS}=48V)，(I{D}=10A)，(R{G}=2.5Omega) 時(shí)為 8 ns。
• 上升時(shí)間 (t_{r})：為 42 ns。
• 關(guān)斷延遲時(shí)間 (t_{d(off)})：為 11 ns。
• 下降時(shí)間 (t_{f})：為 24 ns。開關(guān)特性獨(dú)立于工作結(jié)溫，這在設(shè)計(jì)開關(guān)電路時(shí)是一個(gè)重要的考慮因素。

漏源二極管特性

• 正向二極管電壓 (V_{SD})：在 (V{GS}=0V)，(I{S}=10A) 時(shí)，(T = 25^{circ}C) 時(shí)為 0.9 - 1.2 V；(T = 125^{circ}C) 時(shí)為 0.8 V。
• 反向恢復(fù)時(shí)間 (t_{rr})：在 (V{GS}=0V)，(dI{S}/dt = 100A/mu s)，(I_{S}=10A) 時(shí)為 17 ns，以及相關(guān)的電荷時(shí)間、放電時(shí)間和反向恢復(fù)電荷等參數(shù)，這些對(duì)于分析二極管的開關(guān)性能很關(guān)鍵。

四、典型特性曲線

文檔中給出了多個(gè)典型特性曲線，如導(dǎo)通區(qū)域特性、傳輸特性、導(dǎo)通電阻與柵源電壓關(guān)系、導(dǎo)通電阻與漏極電流和柵極電壓關(guān)系、導(dǎo)通電阻隨溫度變化、漏源泄漏電流與電壓關(guān)系、電容變化、柵源與總電荷關(guān)系、電阻性開關(guān)時(shí)間隨柵極電阻變化、二極管正向電壓與電流關(guān)系、最大額定正向偏置安全工作區(qū)、(I_{PEAK}) 與雪崩時(shí)間關(guān)系以及熱響應(yīng)曲線等。這些曲線能夠幫助工程師更好地理解 MOSFET 在不同條件下的性能，從而進(jìn)行合理的電路設(shè)計(jì)。

五、訂購(gòu)信息

NVD5C688NL 采用 DPAK（無鉛）封裝，每盤 2500 個(gè)，以卷帶包裝。關(guān)于卷帶規(guī)格的詳細(xì)信息，可以參考 Tape and Reel Packaging Specifications Brochure, BRD8011/D。

六、機(jī)械尺寸和標(biāo)記

文檔提供了 DPAK3 封裝的詳細(xì)機(jī)械尺寸，包括各個(gè)維度的最小、標(biāo)稱和最大值。同時(shí)，還給出了通用標(biāo)記圖和不同引腳樣式的說明，方便工程師進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì)和器件安裝。

七、總結(jié)與思考

NVD5C688NL 單通道 N 溝道功率 MOSFET 具有低導(dǎo)通損耗、低驅(qū)動(dòng)損耗等優(yōu)點(diǎn)，并且通過了汽車級(jí)認(rèn)證，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。在使用時(shí)，工程師需要根據(jù)實(shí)際需求，結(jié)合器件的最大額定值、電氣特性和典型特性曲線等參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。例如，在設(shè)計(jì)電源電路時(shí)，需要考慮 MOSFET 的功率耗散和散熱問題；在設(shè)計(jì)開關(guān)電路時(shí)，需要關(guān)注開關(guān)特性和電容等參數(shù)。同時(shí)，要注意避免超過器件的最大額定值，以免損壞器件。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似 MOSFET 的使用問題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。

希望這篇文章能幫助電子工程師們更好地了解和使用 onsemi 的 NVD5C688NL 功率 MOSFET。