深入解析 IRF150DM115 MOSFET：特性、參數(shù)與應(yīng)用
深入解析 IRF150DM115 MOSFET：特性、參數(shù)與應(yīng)用
在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，MOSFET（金屬 - 氧化物 - 半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）是一種極為常見且關(guān)鍵的電子元件。今天，我們就來詳細(xì)探討一下 Infineon 公司的 IRF150DM115 MOSFET，看看它有哪些獨(dú)特之處以及適用于哪些應(yīng)用場景。
文件下載：Infineon Technologies IRF150DM115 OptiMOS? 5 150V MOSFET.pdf
一、產(chǎn)品概述
IRF150DM115 屬于 OptiMOS? 5 系列，耐壓為 150V，采用 DirectFET? 封裝技術(shù)。這種 MOSFET 具備多種出色的特性，使其在眾多應(yīng)用領(lǐng)域中表現(xiàn)卓越。
特性亮點(diǎn)
- 環(huán)保封裝：采用無鉛、超薄雙面冷卻封裝，不僅符合環(huán)保要求，還能有效提升散熱性能，有助于降低器件溫度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
- 優(yōu)秀的品質(zhì)因數(shù)（FOM）：具有出色的柵極電荷與導(dǎo)通電阻（RDS(on)）乘積，這意味著在開關(guān)過程中能夠減少能量損耗，提高效率。
- 極低的導(dǎo)通電阻：極低的 RDS(on) 可以降低導(dǎo)通時的功率損耗，減少發(fā)熱，提高系統(tǒng)的能效。
- N 溝道正常電平：適用于多種電路設(shè)計(jì)，方便工程師進(jìn)行電路搭建。
- 100% 雪崩測試：經(jīng)過嚴(yán)格的雪崩測試，保證了器件在承受瞬間高能量沖擊時的可靠性，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力。
二、應(yīng)用領(lǐng)域
IRF150DM115 的應(yīng)用范圍十分廣泛，以下是一些常見的應(yīng)用場景：
- 電機(jī)驅(qū)動：可用于有刷電機(jī)驅(qū)動、同步整流和無刷直流（BLDC）電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用，為電機(jī)提供高效穩(wěn)定的驅(qū)動電流。
- 電池供電電路：由于其低功耗特性，非常適合用于電池供電的電路中，延長電池的使用壽命。
- 橋拓?fù)潆娐?/strong>：在半橋和全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中發(fā)揮重要作用，實(shí)現(xiàn)高效的功率轉(zhuǎn)換。
- 諧振模式電源：為諧振模式電源提供穩(wěn)定的開關(guān)性能，提高電源的效率和穩(wěn)定性。
- OR -ing 和冗余電源開關(guān)：可用于實(shí)現(xiàn)電源的冗余備份和切換功能，確保系統(tǒng)的不間斷供電。
- DC/DC 和 AC/DC 轉(zhuǎn)換器：在各種電源轉(zhuǎn)換電路中，幫助實(shí)現(xiàn)高效的電壓轉(zhuǎn)換。
- DC/AC 逆變器：將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，為各種設(shè)備提供所需的電源。
三、關(guān)鍵性能參數(shù)
1. 最大額定值
| 在環(huán)境溫度 $T_{A}=25^{circ} C$ 時，IRF150DM115 的部分最大額定值如下： | 參數(shù) | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 測試條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 連續(xù)漏極電流 | $I_D$ | 60 | A | $V_{GS}=10V$，$TA=25^{circ}C$，$R{THJA}=45^{circ}C/W$；$V_{GS}=10V$，$TC=25^{circ}C$；$V{GS}=10V$，$T_C=100^{circ}C$ | |||
| 脈沖漏極電流 | $I_{D,pulse}$ | 240 | A | $T_A=25^{circ}C$ | |||
| 雪崩能量，單脈沖 | $E_{AS}$ | 72 | mJ | $Ip=45 A$，$R{GS}=25$ | |||
| 柵源電壓 | $V_{GS}$ | -20 | 20 | V | |||
| 功率耗散 | $P_{tot}$ | 78 | 2.8 | W | $T_C=25^{circ}C$；$TA=25^{circ}C$，$R{THA}=45^{circ}C/W$ | ||
| 工作和存儲溫度 | $Tj$，$T{stg}$ | -40 | 150 | $^{circ}C$ |
2. 熱特性
| 熱特性對于 MOSFET 的性能和可靠性至關(guān)重要。IRF150DM115 的熱特性參數(shù)如下： | 參數(shù) | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 測試條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 結(jié) - 殼熱阻 | $R_{thJC}$ | 1.6 | $^{circ}C/W$ | ||||
| 雙面冷卻結(jié) - 環(huán)境熱阻 | $R_{thJA}$ | 12.5 | $^{circ}C/W$ | ||||
| 最小焊盤安裝結(jié) - 環(huán)境熱阻 | $R_{thJA}$ | 20 | $^{circ}C/W$ | ||||
| 結(jié) - 環(huán)境熱阻 | $R_{thJA}$ | 45 | $^{circ}C/W$ | ||||
| 器件在 PCB 上的熱阻 | $R_{thJ - PCB}$ | 0.75 | $^{circ}C/W$ | ||||
| 焊接溫度 | $T_{sold}$ | 260 | $^{circ}C$ | 回流焊 MSL3 |
3. 電氣特性
靜態(tài)特性
| 參數(shù) | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 測試條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 漏源擊穿電壓 | $V_{(BR)DSS}$ | 150 | V | $V_{GS}=0V$，$I_D=1mA$ | ||
| 柵極閾值電壓 | $V_{GS(th)}$ | 3 | 3.8 | 4.6 | V | $V{DS}=V{GS}$，$I_D=106 mu A$ |
| 零柵壓漏極電流 | $I_{DSS}$ | 0.1 | 1 | $mu A$ | $V{DS}=120V$，$V{GS}=0V$，$T=25^{circ}C$；$V{DS}=120V$，$V{GS}=0V$，$T=125^{circ}C$ | |
| 柵源泄漏電流 | $I_{GSS}$ | 100 | nA | $V{GS}=20 V$，$V{DS}=0V$ | ||
| 漏源導(dǎo)通電阻 | $R_{DS(on)}$ | 8.5 | 11.3 | m$Omega$ | $V_{GS}=10V$，$I_D=45 A$ | |
| 柵極電阻 | $R_G$ | 0.7 | ||||
| 跨導(dǎo) | $g_{fs}$ | 33 | 66 | S | $vert V_{DS}vertgeq2V$，$IDleq R{DS(on)max}$，$I_D=45 A$ |
動態(tài)特性
| 參數(shù) | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 測試條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 輸入電容 | $C_{iss}$ | 2300 | 3000 | pF | $V{GS}=0 V$，$V{DS}=75V$，$f=1 MHz$ | |
| 輸出電容 | $C_{oss}$ | 580 | 780 | pF | $V{GS}=0V$，$V{DS}=75V$，$f=1 MHz$ | |
| 反向傳輸電容 | $C_{rss}$ | 41 | 70 | pF | $V{GS}=0V$，$V{DS}=75V$，$F=1MHz$ | |
| 導(dǎo)通延遲時間 | $t_{d(on)}$ | 11 | ns | $V{DD}=75V$，$V{GS}=10V$，$ID=45 A$，$R{G.ext}=1.6Omega$ | ||
| 上升時間 | $t_r$ | 21 | ns | $V{DD}=75V$，$V{GS}=10V$，$ID=45 A$，$R{G.ext}=1.6Omega$ | ||
| 關(guān)斷延遲時間 | $t_{d(off)}$ | 14 | ns | $V{DD}=75 V$，$V{GS}=10V$，$ID=45 A$，$R{G.ext}=1.6Omega$ | ||
| 下降時間 | $t_f$ | 14 | ns | $V{DD}=75 V$，$V{GS}=10V$，$ID=45 A$，$R{G.ext}=1.6Omega$ |
柵極電荷特性
| 參數(shù) | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 測試條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 柵源電荷 | $Q_{gs}$ | 13.2 | nC | $V_{DD}=75V$，$ID=45 A$，$V{GS}=0$ 到 $10V$ | ||
| 閾值柵極電荷 | $Q_{g(th)}$ | 8.7 | nC | $V_{DD}=75V$，$ID=45A$，$V{GS}=0$ 到 $10V$ | ||
| 柵漏電荷 | $Q_{gd}$ | 8.0 | 12 | nC | $V_{DD}=75V$，$ID=45 A$，$V{GS}=0$ 到 $10V$ | |
| 開關(guān)電荷 | $Q_{sw}$ | 12.5 | nC | $V_{DD}=75 V$，$ID=45 A$，$V{GS}=0$ 到 $10V$ | ||
| 總柵極電荷 | $Q_g$ | 33 | 50 | nC | $V_{DD}=75V$，$ID=45 A$，$V{GS}=0$ 到 $10V$ | |
| 柵極平臺電壓 | $V_{plateau}$ | 5.7 | V | $V_{DD}=75V$，$ID=45 A$，$V{GS}=0$ 到 $10V$ | ||
| 輸出電荷 | $Q_{oss}$ | 87 | 115 | nC | $V{DS}=75V$，$V{GS}=0V$ |
反向二極管特性
| 參數(shù) | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 測試條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 二極管連續(xù)正向電流 | $I_S$ | 60 | A | $T_C=25^{circ}C$ | ||
| 二極管脈沖電流 | $I_{S,pulse}$ | 240 | A | $T_C=25^{circ}C$ | ||
| 二極管正向電壓 | $V_{SD}$ | 0.9 | 1.2 | V | $V_{DS}=0 V$，$I_D=45 A$，$T=25^{circ}C$ | |
| 反向恢復(fù)時間 | $t_{rr}$ | 39 | 78 | ns | $V_R=75V$，$I_F=45 A$，$di/dt=100 A/mu s$ | |
| 反向恢復(fù)電荷 | $Q_{rr}$ | 47 | 94 | nC | $V_R=75V$，$I_F=45 A$，$di/dt=100 A/mu s$ |
四、封裝尺寸
| IRF150DM115 采用 MG - WDSON - 5 封裝，其具體尺寸如下： | 尺寸 | 毫米（最小值） | 毫米（最大值） |
|---|---|---|---|
| A | 0.59 | 0.70 | |
| A1 | 0.00 | 0.10 | |
| A2 | 0.08 | 0.17 | |
| b | 0.88 | 0.92 | |
| b1 | 0.48 | 0.52 | |
| D | 4.80 | 5.05 | |
| D1 | 3.85 | 3.95 | |
| E | 6.25 | 6.35 | |
| E1 | 1.38 | 1.42 | |
| E2 | 0.78 | 0.82 | |
| E3 | 3.125 | 3.33 | |
| E4 | 1.525 | 1.73 | |
| L | 0.35 | 0.45 | |
| R | 0.10 | ||
| N | 5 |
工程師在進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì)時，需要根據(jù)這些尺寸來合理布局器件，確保電路板的設(shè)計(jì)符合要求。
五、總結(jié)
IRF150DM115 是一款性能出色的 MOSFET，具有低導(dǎo)通電阻、優(yōu)秀的開關(guān)性能和良好的散熱特性等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種電源和電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，綜合考慮其各項(xiàng)參數(shù)，合理選擇和使用該器件，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。同時，在使用過程中，如果對某些參數(shù)或應(yīng)用場景存在疑問，可以參考數(shù)據(jù)手冊或聯(lián)系英飛凌技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)獲取更多幫助。大家在使用 IRF150DM115 進(jìn)行設(shè)計(jì)時，有沒有遇到過什么有趣的問題或者獨(dú)特的應(yīng)用案例呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。
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