FDS5672 N-Channel PowerTrench? MOSFET 詳細(xì)解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，MOSFET作為關(guān)鍵的半導(dǎo)體器件，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)電路中。今天我們就來(lái)深入了解一下 FDS5672 N-Channel PowerTrench? MOSFET，看看它有哪些特性和應(yīng)用場(chǎng)景。

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一、公司背景與產(chǎn)品編號(hào)變更

Fairchild Semiconductor 已被 ON Semiconductor 收購(gòu)。由于系統(tǒng)要求，部分 Fairchild 可訂購(gòu)的產(chǎn)品編號(hào)需要變更，原編號(hào)中的下劃線(xiàn) (_) 將改為破折號(hào) (-)。如需最新的訂購(gòu)信息，可訪(fǎng)問(wèn) ON Semiconductor 的官網(wǎng)：www.onsemi.com。若對(duì)系統(tǒng)集成有疑問(wèn)，可發(fā)郵件至 Fairchild_questions@onsemi.com。

二、FDS5672 MOSFET 概述

2.1 產(chǎn)品特點(diǎn)

• 低導(dǎo)通電阻：在 VGS = 10V、ID = 12A 時(shí)，rDS(ON) = 10mΩ；VGS = 6V、ID = 10A 時(shí)，rDS(ON) = 14mΩ。采用高性能溝槽技術(shù)，實(shí)現(xiàn)極低的導(dǎo)通電阻。
• 低柵極電荷：有助于降低開(kāi)關(guān)損耗，提高開(kāi)關(guān)速度。
• 高功率和電流處理能力：能夠承受較大的功率和電流，適用于高功率應(yīng)用。

2.2 應(yīng)用場(chǎng)景

主要應(yīng)用于 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，可有效提高其整體效率，無(wú)論是采用同步還是傳統(tǒng)開(kāi)關(guān) PWM 控制器的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器都適用。

三、電氣特性

3.1 最大額定值

3.2 熱特性

• 結(jié)到外殼熱阻：RθJC = 25°C/W
• 10 秒時(shí)結(jié)到環(huán)境熱阻：RθJA = 50°C/W
• 1000 秒時(shí)結(jié)到環(huán)境熱阻：RθJA = 85°C/W

3.3 電氣參數(shù)

3.3.1 關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓：BVDSS（ID = 250μA，VGS = 0V）為 60V。
• 零柵壓漏極電流：IDSS（VDS = 50V，VGS = 0V，TC = 150°C）最大為 250μA。
• 柵源泄漏電流：IGSS（VGS = ±20V）最大為 ±100nA。

3.3.2 導(dǎo)通特性

• 柵源閾值電壓：VGS(TH)（VGS = VDS，ID = 250μA）范圍為 2 - 4V。
• 漏源導(dǎo)通電阻：不同條件下有不同值，如 ID = 12A、VGS = 10V 時(shí)，典型值為 0.0088Ω，最大值為 0.010Ω。

3.3.3 動(dòng)態(tài)特性

• 輸入電容：CISS（VDS = 25V，VGS = 0V，f = 1MHz）典型值為 2200pF。
• 輸出電容：COSS 典型值為 410pF。
• 反向傳輸電容：CRSS 典型值為 130pF。
• 柵極電阻：RG（VGS = 0.5V，f = 1MHz）典型值為 1.4Ω。
• 總柵極電荷：Qg(TOT)（VGS = 0V 到 10V，VDD = 30V，ID = 12A，Ig = 1.0mA）范圍為 34 - 45nC。

3.3.4 電阻性開(kāi)關(guān)特性（VGS = 10V）

• 導(dǎo)通時(shí)間：tON 最大為 50ns。
• 導(dǎo)通延遲時(shí)間：td(ON) 典型值為 13ns。
• 上升時(shí)間：tr 典型值為 20ns。
• 關(guān)斷延遲時(shí)間：td(OFF) 典型值為 35ns。
• 下降時(shí)間：tf 典型值為 14ns。
• 關(guān)斷時(shí)間：tOFF 最大為 64ns。

3.3.5 漏源二極管特性

• 源漏二極管電壓：ISD = 12A 時(shí)，最大為 1.25V；ISD = 6A 時(shí)，最大為 1.0V。
• 反向恢復(fù)時(shí)間：trr（ISD = 12A，dISD/dt = 100A/μs）最大為 39ns。
• 反向恢復(fù)電荷：QRR（ISD = 12A，dISD/dt = 100A/μs）最大為 40nC。

四、典型特性曲線(xiàn)

文檔中給出了多個(gè)典型特性曲線(xiàn)，包括功率耗散與環(huán)境溫度的關(guān)系、最大連續(xù)漏極電流與環(huán)境溫度的關(guān)系、歸一化瞬態(tài)熱阻抗與脈沖持續(xù)時(shí)間的關(guān)系等。這些曲線(xiàn)能幫助工程師更好地了解器件在不同條件下的性能表現(xiàn)。例如，通過(guò)功率耗散與環(huán)境溫度的曲線(xiàn)，工程師可以預(yù)估在不同環(huán)境溫度下器件的功率損耗情況，從而進(jìn)行合理的散熱設(shè)計(jì)。

五、熱阻與安裝焊盤(pán)面積的關(guān)系

5.1 熱阻計(jì)算

最大允許的器件功率耗散 PDM 由最大額定結(jié)溫 TJM 和散熱路徑的熱阻決定，計(jì)算公式為： [PDM = frac{TJM - TA}{RθJA}] 其中，TA 為環(huán)境溫度，RθJA 為結(jié)到環(huán)境的熱阻。

5.2 影響因素

使用表面貼裝器件（如 SO8 封裝）時(shí)，其應(yīng)用環(huán)境對(duì)器件的電流和最大功率耗散額定值有顯著影響，具體因素包括：

• 器件安裝的焊盤(pán)面積以及電路板單面或雙面是否有銅。
• 電路板的銅層數(shù)和厚度。
• 是否使用外部散熱器。
• 是否使用熱過(guò)孔。
• 空氣流動(dòng)和電路板方向。
• 對(duì)于非穩(wěn)態(tài)應(yīng)用，還需考慮脈沖寬度、占空比以及器件、電路板和環(huán)境的瞬態(tài)熱響應(yīng)。

5.3 熱阻曲線(xiàn)與計(jì)算

文檔給出了熱阻 RθJA 與頂部銅面積的關(guān)系曲線(xiàn)，可用于計(jì)算穩(wěn)態(tài)結(jié)溫或功率耗散。對(duì)于脈沖應(yīng)用，可使用 Fairchild 器件的 Spice 熱模型或手動(dòng)利用歸一化最大瞬態(tài)熱阻抗曲線(xiàn)進(jìn)行評(píng)估。熱阻計(jì)算公式為： [RθJA = 64 + frac{26}{0.23 + Area}] 其中，Area 為頂部銅面積（平方英寸）。

六、模型信息

6.1 PSPICE 電氣模型

文檔提供了 FDS5672 的 PSPICE 電氣模型，包含了多個(gè)元件和參數(shù)，可用于電路仿真。對(duì)于進(jìn)一步了解 PSPICE 模型，可參考 William J. Hepp 和 C. Frank Wheatley 撰寫(xiě)的《A New PSPICE Sub-Circuit for the Power MOSFET Featuring Global Temperature Options》（IEEE Power Electronics Specialist Conference Records, 1991）。

6.2 Spice 熱模型和 SABER 熱模型

分別給出了不同銅面積下的 Spice 熱模型和 SABER 熱模型，以及對(duì)應(yīng)的熱模型組件值表格，方便工程師進(jìn)行熱仿真和設(shè)計(jì)。

七、注意事項(xiàng)

7.1 產(chǎn)品變更

ON Semiconductor 保留對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行變更的權(quán)利，且不另行通知。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師需要及時(shí)關(guān)注產(chǎn)品的最新信息。

7.2 應(yīng)用限制

該產(chǎn)品不適合用于生命支持系統(tǒng)、FDA 3 類(lèi)醫(yī)療設(shè)備或類(lèi)似分類(lèi)的醫(yī)療設(shè)備，以及人體植入設(shè)備。如果買(mǎi)方將產(chǎn)品用于非預(yù)期或未經(jīng)授權(quán)的應(yīng)用，需承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。

7.3 參數(shù)驗(yàn)證

文檔中提供的“典型”參數(shù)在不同應(yīng)用中可能會(huì)有所變化，實(shí)際性能也可能隨時(shí)間變化。因此，所有操作參數(shù)，包括“典型值”，都需要由客戶(hù)的技術(shù)專(zhuān)家針對(duì)每個(gè)客戶(hù)應(yīng)用進(jìn)行驗(yàn)證。

通過(guò)對(duì) FDS5672 N-Channel PowerTrench? MOSFET 的詳細(xì)了解，工程師可以更好地將其應(yīng)用于實(shí)際電路設(shè)計(jì)中。在選擇和使用該器件時(shí)，需要綜合考慮其電氣特性、熱特性以及應(yīng)用限制等因素，以確保設(shè)計(jì)的可靠性和性能。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類(lèi)似 MOSFET 的選型和使用問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。