深入解析FDMS7694 N - Channel PowerTrench? MOSFET

一、引言

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，MOSFET是不可或缺的重要元件。今天我們要詳細(xì)探討的是ON Semiconductor（現(xiàn)更名為onsemi）推出的FDMS7694 N - Channel PowerTrench? MOSFET，它在DC/DC轉(zhuǎn)換器等應(yīng)用中有著出色的表現(xiàn)。

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二、產(chǎn)品概述

（一）基本信息

FDMS7694是一款30V、9.5mΩ的N - Channel MOSFET。它專為提高DC/DC轉(zhuǎn)換器的整體效率和減少開關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴而設(shè)計(jì)，無(wú)論是使用同步還是傳統(tǒng)開關(guān)PWM控制器，都能展現(xiàn)出良好的性能。

（二）產(chǎn)品特性

1. 低導(dǎo)通電阻：在(V{GS}=10V)，(I{D}=13.2A)時(shí)，最大(r{DS(on)} = 9.5mΩ)；在(V{GS}=4.5V)，(I{D}=10.5A)時(shí)，最大(r{DS(on)} = 14.5mΩ)。這種低導(dǎo)通電阻特性有助于降低功耗，提高效率。
2. 先進(jìn)的封裝與硅技術(shù)結(jié)合：采用先進(jìn)的封裝和硅組合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低(r_{DS(on)})和高效率。
3. 下一代增強(qiáng)型體二極管技術(shù)：經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，具有軟恢復(fù)特性，能夠減少開關(guān)過(guò)程中的損耗和電磁干擾。
4. MSL1穩(wěn)健封裝設(shè)計(jì)：這種封裝設(shè)計(jì)具有較高的可靠性，能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境。
5. 100% UIL測(cè)試：經(jīng)過(guò)100%的單脈沖雪崩能量（UIL）測(cè)試，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。
6. RoHS合規(guī)：符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保無(wú)污染。

三、產(chǎn)品參數(shù)

（一）最大額定值

（二）熱特性

（三）電氣特性

1. 關(guān)斷特性
   • 漏源擊穿電壓(BV{DSS})：在(I{D}=250μA)，(V_{GS}=0V)時(shí)為30V。
   • 擊穿電壓溫度系數(shù)(Delta BV{DSS}/Delta T{J})：為16mV/°C。
   • 零柵壓漏極電流(I{DSS})：在(V{DS}=24V)，(V_{GS}=0V)時(shí)為1μA。
   • 柵源泄漏電流(I{GSS})：在(V{GS}=20V)，(V_{DS}=0V)時(shí)為100nA。
2. 導(dǎo)通特性
   • 柵源閾值電壓(V_{GS(th)})：范圍在1.0 - 3.0V之間。
   • 柵源閾值電壓溫度系數(shù)(Delta V{GS(th)}/Delta T{J})：為 - 6mV/°C。
   • 靜態(tài)漏源導(dǎo)通電阻(r{DS(on)})：在不同的(V{GS})和(I{D})條件下有不同的值，例如在(V{GS}=10V)，(I_{D}=13.2A)時(shí)，范圍為7.6 - 9.5mΩ。
   • 正向跨導(dǎo)(g{FS})：在(V{DS}=5V)，(I_{D}=13.2A)時(shí)為55S。
3. 動(dòng)態(tài)特性
   • 輸入電容(C{iss})：在(V{DS}=15V)，(V_{GS}=0V)，(f = 1MHz)時(shí)，范圍為1060 - 1410pF。
   • 輸出電容(C_{oss})：范圍為353 - 470pF。
   • 反向傳輸電容(C_{rss})：范圍為36 - 55pF。
   • 柵極電阻(R_{g})：范圍為0.8 - 1.6Ω。
4. 開關(guān)特性
   • 導(dǎo)通延遲時(shí)間(t{d(on)})：在(V{DD}=15V)，(I{D}=13.2A)，(V{GS}=10V)，(R_{GEN}=6Ω)時(shí)，范圍為8.4 - 17ns。
   • 上升時(shí)間(t_{r})：范圍為2 - 10ns。
   • 關(guān)斷延遲時(shí)間(t_{d(off)})：范圍為18 - 33ns。
   • 下降時(shí)間(t_{f})：范圍為1.6 - 10ns。
   • 總柵極電荷(Q{g})：在不同的(V{GS})和(V{DD})、(I{D})條件下有不同的值。
   • 柵源電荷(Q_{gs})：為3.3nC。
   • 柵漏“米勒”電荷(Q_{gd})：為2.0nC。
5. 漏源二極管特性
   • 源漏二極管正向電壓(V{SD})：在不同的(I{S})條件下有不同的值，例如在(V{GS}=0V)，(I{S}=2.1A)時(shí)，范圍為0.76 - 1.1V。
   • 反向恢復(fù)時(shí)間(t{rr})：在不同的(I{F})和(di/dt)條件下有不同的值。
   • 反向恢復(fù)電荷(Q{rr})：在不同的(I{F})和(di/dt)條件下有不同的值。

四、典型特性曲線

文檔中給出了多個(gè)典型特性曲線，這些曲線有助于工程師更直觀地了解FDMS7694在不同條件下的性能。

1. 導(dǎo)通區(qū)域特性曲線：展示了不同(V{GS})下，漏極電流(I{D})與漏源電壓(V_{DS})的關(guān)系。
2. 歸一化導(dǎo)通電阻與漏極電流和柵極電壓的關(guān)系曲線：可以看出導(dǎo)通電阻隨漏極電流和柵極電壓的變化情況。
3. 歸一化導(dǎo)通電阻與結(jié)溫的關(guān)系曲線：了解導(dǎo)通電阻隨結(jié)溫的變化趨勢(shì)。
4. 導(dǎo)通電阻與柵源電壓的關(guān)系曲線：明確柵源電壓對(duì)導(dǎo)通電阻的影響。
5. 傳輸特性曲線：體現(xiàn)了漏極電流與柵源電壓的關(guān)系。
6. 源漏二極管正向電壓與源電流的關(guān)系曲線：有助于分析二極管的正向特性。
7. 柵極電荷特性曲線：展示了柵極電荷與柵源電壓的關(guān)系。
8. 電容與漏源電壓的關(guān)系曲線：了解電容隨漏源電壓的變化情況。
9. 非鉗位電感開關(guān)能力曲線：評(píng)估MOSFET在非鉗位電感開關(guān)時(shí)的性能。
10. 最大連續(xù)漏極電流與外殼溫度的關(guān)系曲線：確定在不同外殼溫度下的最大連續(xù)漏極電流。
11. 正向偏置安全工作區(qū)曲線：明確MOSFET在正向偏置時(shí)的安全工作范圍。
12. 單脈沖最大功率耗散曲線：可用于計(jì)算單脈沖情況下的最大功率耗散。
13. 結(jié)到環(huán)境瞬態(tài)熱響應(yīng)曲線：分析結(jié)到環(huán)境的熱響應(yīng)特性。

五、應(yīng)用領(lǐng)域

FDMS7694適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，包括：

1. 筆記本電腦IMVP Vcore開關(guān)：為筆記本電腦的核心電壓提供高效的開關(guān)轉(zhuǎn)換。
2. 臺(tái)式機(jī)和服務(wù)器VRM Vcore開關(guān)：滿足臺(tái)式機(jī)和服務(wù)器對(duì)電源轉(zhuǎn)換的需求。
3. OringFET/負(fù)載開關(guān)：用于實(shí)現(xiàn)負(fù)載的開關(guān)控制。
4. DC - DC轉(zhuǎn)換：在各種DC - DC轉(zhuǎn)換電路中發(fā)揮作用。

六、總結(jié)

FDMS7694 N - Channel PowerTrench? MOSFET以其低導(dǎo)通電阻、先進(jìn)的封裝和硅技術(shù)、良好的開關(guān)特性等優(yōu)點(diǎn)，在DC/DC轉(zhuǎn)換器等應(yīng)用中具有很大的優(yōu)勢(shì)。電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)電路時(shí)，可以根據(jù)其詳細(xì)的參數(shù)和典型特性曲線，合理選擇和使用該MOSFET，以實(shí)現(xiàn)高效、可靠的電路設(shè)計(jì)。同時(shí)，在使用過(guò)程中，要注意其最大額定值和相關(guān)注意事項(xiàng)，確保產(chǎn)品的正常運(yùn)行。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似MOSFET的使用問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。