深入解析 onsemi NTMFS5H663NL N 溝道功率 MOSFET

在電子工程師的日常設(shè)計工作中，功率 MOSFET 是一種常見且關(guān)鍵的元件。今天，我們要詳細(xì)探討的是 onsemi 公司的 NTMFS5H663NL 這款 N 溝道功率 MOSFET，它具有諸多出色的特性，適用于多種應(yīng)用場景。

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產(chǎn)品概述

NTMFS5H663NL 是一款耐壓 60V、導(dǎo)通電阻低至 7.2mΩ、連續(xù)漏極電流可達(dá) 61A 的 N 溝道功率 MOSFET。它采用了 5x6mm 的小尺寸封裝，為緊湊型設(shè)計提供了可能。同時，該器件具有低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷和電容的特點，能夠有效降低傳導(dǎo)損耗和驅(qū)動損耗。而且，它是無鉛產(chǎn)品，符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保性能出色。

典型特性圖

應(yīng)用場景分析

結(jié)合搜索到的資料，NTMFS5H663NL這類MOSFET在多個領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。在開關(guān)電源領(lǐng)域，它可以作為功率開關(guān)管，利用其低導(dǎo)通電阻的特性，降低導(dǎo)通損耗，提高電源的轉(zhuǎn)換效率。在馬達(dá)驅(qū)動電路中，NMOS管通常是比較常用的選擇，因為其導(dǎo)通電阻小且容易制造，NTMFS5H663NL的大電流承載能力使其能夠很好地驅(qū)動各類馬達(dá)。此外，在照明調(diào)光電路中，它也能憑借良好的開關(guān)特性實現(xiàn)對照明亮度的精確控制。

關(guān)鍵參數(shù)解讀

最大額定值

最大額定值規(guī)定了器件能夠承受的最大應(yīng)力，超過這些值可能會導(dǎo)致器件損壞或性能下降。例如，漏源電壓（$V{DSS}$）最大為 60V，這意味著在使用過程中，漏極和源極之間的電壓不能超過這個值，否則可能會造成擊穿損壞。同樣，柵源電壓（$V{GS}$）最大為 +20V，使用時要確保柵極和源極之間的電壓在這個范圍內(nèi)。連續(xù)漏極電流（$I{D}$）在不同的溫度條件下有不同的值，如在$T{C}=25^{\circ}C$時為 61A，在$T_{C}=100^{\circ}C$時為 39A，這表明溫度對電流承載能力有影響，在設(shè)計散熱方案時需要考慮這一點。

電氣特性

1. 關(guān)斷特性：漏源擊穿電壓（$V{(BR)DSS}$）為 60V，這是器件能夠承受的最大反向電壓。零柵壓漏電流（$I{DSS}$）在不同溫度下有不同的限制，在$T{J}=25^{\circ}C$、$V{DS}=60V$時，最大為 10μA，在$T_{J}=125^{\circ}C$時為 250μA，溫度升高會導(dǎo)致漏電流增大，這在高溫環(huán)境應(yīng)用中需要特別關(guān)注。
2. 導(dǎo)通特性：導(dǎo)通電阻（$R{DS(on)}$）是一個重要參數(shù)，在 10V 柵源電壓下為 7.2mΩ，在 4.5V 柵源電壓下為 10mΩ，較低的導(dǎo)通電阻可以減小導(dǎo)通損耗。正向跨導(dǎo)（$g{fs}$）在$V{DS}=15V$、$I{D}=20A$時為 64S，它反映了柵源電壓對漏極電流的控制能力。
3. 電荷、電容及柵極電阻特性：輸入電容（$C{iss}$）、輸出電容（$C{oss}$）和反向傳輸電容（$C{RSS}$）等參數(shù)會影響器件的開關(guān)速度和驅(qū)動損耗。總柵極電荷（$Q{G(TOT)}$）在不同柵源電壓下有不同的值，如在$V{GS}=4.5V$、$V{DS}=30V$、$I{D}=20A$時為 8nC，在$V{GS}=10V$、$V{DS}=30V$、$I{D}=20A$時為 17nC，較小的柵極電荷有利于降低驅(qū)動損耗。
4. 開關(guān)特性：開關(guān)特性包括開通延遲時間（$t{d(ON)}$）、上升時間（$t{r}$）、關(guān)斷延遲時間（$t{d(OFF)}$）和下降時間（$t{f}$）等。這些參數(shù)決定了器件的開關(guān)速度，在高頻應(yīng)用中尤為重要。例如，開通延遲時間為 13.4ns，上升時間為 52.7ns，較短的開關(guān)時間可以提高開關(guān)頻率，減小開關(guān)損耗。

熱阻特性

熱阻參數(shù)反映了器件散熱的難易程度。結(jié)到殼的熱阻（$R{JC}$）為$2.4^{\circ}C/W$，結(jié)到環(huán)境的熱阻（$R{JA}$）在特定條件下為$41^{\circ}C/W$。需要注意的是，熱阻不是常數(shù)，它受到整個應(yīng)用環(huán)境的影響，如電路板的材質(zhì)、散熱片的使用等。在設(shè)計散熱方案時，要根據(jù)實際的應(yīng)用環(huán)境和功率損耗來選擇合適的散熱措施，以確保器件的結(jié)溫在安全范圍內(nèi)。

封裝與訂購信息

NTMFS5H663NL 采用 DFN5 封裝，尺寸為 5x6mm，這種小尺寸封裝適合緊湊型設(shè)計。訂購時，產(chǎn)品型號為 NTMFS5H663NLT1G，采用 1500 顆/卷帶盤的包裝形式。對于卷帶盤的規(guī)格，如零件方向和帶盤尺寸等信息，可以參考 ON Semiconductor 的 Tape and Reel Packaging Specifications Brochure（BRD8011/D）。

設(shè)計注意事項

驅(qū)動電路設(shè)計

在設(shè)計驅(qū)動電路時，要考慮 MOSFET 的柵極電荷和電容特性。由于 NTMFS5H663NL 具有一定的柵極電荷，驅(qū)動電路需要能夠提供足夠的瞬間短路電流來快速對柵極電容充電和放電，以實現(xiàn)快速的開關(guān)動作。同時，要注意柵源電壓不能超過最大額定值，一般可以選擇合適的驅(qū)動電壓，如資料中提到的常用的 4V 或 10V，并且要有一定的余量，以確保器件可靠導(dǎo)通。

散熱設(shè)計

根據(jù)前面提到的熱阻特性，要合理設(shè)計散熱方案?？梢圆捎蒙崞?、風(fēng)扇等散熱措施，降低器件的結(jié)溫。在 PCB 設(shè)計時，要使用足夠面積的銅箔來散熱，例如資料中提到的使用$650mm^{2}$、2oz. 的銅焊盤。同時，要考慮整個應(yīng)用環(huán)境對熱阻的影響，確保在不同的工作條件下，器件的結(jié)溫都能保持在安全范圍內(nèi)。

防止寄生參數(shù)影響

MOSFET 存在寄生參數(shù)，如寄生電容和寄生二極管等。在開機或關(guān)機時，寄生參數(shù)可能會導(dǎo)致一些問題，如柵極電荷無法釋放導(dǎo)致器件導(dǎo)通擊穿。為了避免這種情況，可以在柵源之間并一個電阻，釋放柵極電荷。在高頻應(yīng)用中，還要注意寄生電感和電容引起的震蕩問題，可以通過在驅(qū)動器和 MOS 的柵極之間串一個電阻來起到阻尼作用。

總結(jié)

NTMFS5H663NL 是一款性能出色的 N 溝道功率 MOSFET，具有小尺寸、低損耗等優(yōu)點。電子工程師在設(shè)計時，要深入理解其各項參數(shù)和特性，根據(jù)具體的應(yīng)用場景，合理設(shè)計驅(qū)動電路和散熱方案，同時注意防止寄生參數(shù)的影響，以充分發(fā)揮該器件的性能，設(shè)計出高效、可靠的電路。大家在實際應(yīng)用中，是否遇到過類似 MOSFET 的參數(shù)選擇和設(shè)計難題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。