深入剖析FQD13N10L/FQU13N10L N - 通道QFET? MOSFET

一、引言

在電子工程領(lǐng)域，MOSFET作為重要的功率器件，廣泛應(yīng)用于各種電路設(shè)計(jì)中。今天我們要詳細(xì)探討的FQD13N10L/FQU13N10L N - 通道QFET? MOSFET，是Fairchild Semiconductor（現(xiàn)已并入ON Semiconductor）推出的一款性能卓越的產(chǎn)品。它在開關(guān)電源、音頻放大器、直流電機(jī)控制等眾多領(lǐng)域都有著出色的表現(xiàn)。

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二、產(chǎn)品概述

2.1 基本信息

FQD13N10L/FQU13N10L是N - 通道增強(qiáng)型功率MOSFET，采用了Fairchild Semiconductor專有的平面條紋和DMOS技術(shù)。這種先進(jìn)的MOSFET技術(shù)經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)，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。

2.2 關(guān)鍵參數(shù)

• 電壓與電流：耐壓100V，連續(xù)電流在(T{C}=25^{circ}C)時(shí)為10A，(T{C}=100^{circ}C)時(shí)為6.3A，脈沖電流可達(dá)40A。
• 導(dǎo)通電阻：在(V{GS}=10V)，(I{D}=5.0A)時(shí)，(R_{DS(on)}=180mΩ)（最大值）。
• 其他特性：低柵極電荷（典型值8.7nC）、低Crss（典型值20pF），并且經(jīng)過(guò)100%雪崩測(cè)試。

三、絕對(duì)最大額定值

注：

1. 250μs脈沖測(cè)試
2. (T_{C}=25^{circ}C)
3. 具體測(cè)試條件需參考文檔

這些參數(shù)為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考，確保器件在安全的范圍內(nèi)工作。例如，在設(shè)計(jì)電源電路時(shí)，需要根據(jù)(V{DSS})和(I{D})等參數(shù)來(lái)選擇合適的負(fù)載和工作條件，避免器件因過(guò)壓或過(guò)流而損壞。

四、電氣特性

4.1 關(guān)斷特性

• (BV_{DSS})：漏源擊穿電壓，在(V{GS}=0V)，(I{D}=250μA)時(shí)為100V。
• (Delta BV{DSS} / Delta T{J})：擊穿電壓溫度系數(shù)，在(I_{D}=250μA)，參考溫度25°C時(shí)為0.09V/°C。
• (I_{DSS})：零柵壓漏極電流，(V{DS}=100V)，(V{GS}=0V)時(shí)最大值為1μA；(V{DS}=80V)，(T{C}=125°C)時(shí)最大值為10μA。
• (I{GSSF})和(I{GSSR})：分別為正向和反向柵體泄漏電流，最大值為±100nA。

4.2 導(dǎo)通特性

• (V_{GS(th)})：柵極閾值電壓，在(V{DS}=V{GS})，(I_{D}=250μA)時(shí)，范圍為1.0 - 2.0V。
• (R_{DS(on)})：靜態(tài)漏源導(dǎo)通電阻，(V{GS}=10V)，(I{D}=5.0A)時(shí)，典型值為0.142Ω，最大值為0.18Ω；(V{GS}=5V)，(I{D}=5.0A)時(shí)，典型值為0.158Ω，最大值為0.2Ω。
• (g_{FS})：正向跨導(dǎo)，在(V{DS}=30V)，(I{D}=5.0A)時(shí)，典型值為8.7S。

4.3 動(dòng)態(tài)特性

• 輸入電容(C_{iss})：在(V{DS}=25V)，(V{GS}=0V)，(f = 1.0MHz)時(shí)，范圍為400 - 520pF。
• 輸出電容(C_{oss})：范圍為95 - 125pF。
• 反向傳輸電容(C_{rss})：典型值為20pF，最大值為25pF。

4.4 開關(guān)特性

• (t_{d(on)})：開啟延遲時(shí)間，在(V{DD}=50V)，(I{D}=12.8A)，(R_{G}=25Ω)時(shí)，最大值為25ns。
• (t_{r})：開啟上升時(shí)間，范圍為220 - 450ns。
• (t_{d(off)})：關(guān)斷延遲時(shí)間，范圍為22 - 55ns。
• (t_{f})：關(guān)斷下降時(shí)間，范圍為72 - 150ns。
• (Q_{g})：總柵極電荷，在(V{DS}=80V)，(I{D}=12.8A)時(shí)，范圍為8.7 - 12nC。
• (Q_{gs})：柵源電荷，典型值為2.0nC。
• (Q_{gd})：柵漏電荷，典型值為5.3nC。

4.5 漏源二極管特性和最大額定值

• (I_{S})：最大連續(xù)漏源二極管正向電流為10A。
• (I_{SM})：最大脈沖漏源二極管正向電流為40A。
• (V_{SD})：漏源二極管正向電壓，(V{GS}=0V)，(I{S}=10A)時(shí)為1.5V。
• (t_{rr})：反向恢復(fù)時(shí)間，在(V{GS}=0V)，(I{S}=12.8A)，(dI_{F} / dt = 100A/μs)時(shí)，典型值為75ns。
• (Q_{rr})：反向恢復(fù)電荷，典型值為0.17μC。

這些電氣特性對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，它們直接影響著MOSFET在電路中的性能表現(xiàn)。例如，低的導(dǎo)通電阻可以降低功率損耗，提高電路效率；快速的開關(guān)時(shí)間可以減少開關(guān)損耗，提高電路的工作頻率。

五、典型特性曲線

文檔中給出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)域、最大漏極電流隨管殼溫度的變化以及瞬態(tài)熱響應(yīng)曲線等。這些曲線直觀地展示了MOSFET在不同工作條件下的性能變化，工程師可以根據(jù)這些曲線來(lái)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，確保器件在各種工況下都能穩(wěn)定工作。

例如，從導(dǎo)通電阻隨溫度的變化曲線可以看出，隨著溫度的升高，導(dǎo)通電阻會(huì)逐漸增大。在設(shè)計(jì)高溫環(huán)境下工作的電路時(shí)，就需要考慮這一因素，適當(dāng)降低器件的負(fù)載電流，以避免因?qū)娮柙龃蠖鴮?dǎo)致功率損耗過(guò)大。

六、測(cè)試電路與波形

文檔還提供了多種測(cè)試電路和波形，如柵極電荷測(cè)試電路、電阻性開關(guān)測(cè)試電路、非鉗位電感開關(guān)測(cè)試電路和峰值二極管恢復(fù)(dv/dt)測(cè)試電路等。這些測(cè)試電路和波形有助于工程師理解MOSFET在不同測(cè)試條件下的工作狀態(tài)，同時(shí)也為實(shí)際電路設(shè)計(jì)提供了參考。

例如，在設(shè)計(jì)開關(guān)電源時(shí)，可以參考電阻性開關(guān)測(cè)試電路和波形，優(yōu)化開關(guān)頻率和驅(qū)動(dòng)電路，以提高電源的效率和穩(wěn)定性。

七、機(jī)械尺寸

文檔給出了TO252（D - PAK）和TO251（I - PAK）兩種封裝的機(jī)械尺寸圖，并提醒用戶注意圖紙可能會(huì)隨時(shí)更改，建議訪問(wèn)Fairchild Semiconductor的在線包裝區(qū)域獲取最新的封裝圖紙。在進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)時(shí)，工程師需要根據(jù)這些機(jī)械尺寸來(lái)合理布局MOSFET，確保其與其他元件之間的間距和安裝方式符合要求。

八、注意事項(xiàng)

8.1 命名更改

由于Fairchild Semiconductor并入ON Semiconductor，部分Fairchild可訂購(gòu)的零件編號(hào)需要更改以滿足ON Semiconductor的系統(tǒng)要求。Fairchild零件編號(hào)中的下劃線（_）將改為破折號(hào)（-），用戶可通過(guò)ON Semiconductor網(wǎng)站驗(yàn)證更新后的器件編號(hào)。

8.2 產(chǎn)品使用限制

ON Semiconductor產(chǎn)品不設(shè)計(jì)、不打算也未獲授權(quán)用于生命支持系統(tǒng)、FDA Class 3醫(yī)療設(shè)備或具有相同或類似分類的外國(guó)醫(yī)療設(shè)備，以及任何打算植入人體的設(shè)備。如果買方將產(chǎn)品用于此類非預(yù)期或未授權(quán)的應(yīng)用，需承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。

8.3 技術(shù)支持與訂購(gòu)信息

用戶可以通過(guò)以下方式獲取技術(shù)支持和訂購(gòu)文獻(xiàn)：

• 文獻(xiàn)分發(fā)中心：19521 E. 32nd Pkwy, Aurora, Colorado 80011 USA
• 電話：303 - 675 - 2175或800 - 344 - 3860（美國(guó)/加拿大免費(fèi)）
• 傳真：303 - 675 - 2176或800 - 344 - 3867（美國(guó)/加拿大免費(fèi)）
• 郵箱：orderlit@onsemi.com
• 北美技術(shù)支持：800 - 282 - 9855（美國(guó)/加拿大免費(fèi)）
• 歐洲、中東和非洲技術(shù)支持：電話421 33 790 2910
• 日本客戶服務(wù)中心：電話81 - 3 - 5817 - 1050
• ON Semiconductor網(wǎng)站：www.onsemi.com
• 訂購(gòu)文獻(xiàn)：http://www.onsemi.com/orderlit

九、總結(jié)

FQD13N10L/FQU13N10L N - 通道QFET? MOSFET以其優(yōu)異的性能和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成為電子工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)的理想選擇。通過(guò)深入了解其各項(xiàng)參數(shù)、特性和注意事項(xiàng)，工程師可以更好地發(fā)揮該器件的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出高效、穩(wěn)定的電路。在實(shí)際應(yīng)用中，大家不妨思考如何根據(jù)具體的電路需求，合理選擇和使用這款MOSFET，以達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果。