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，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)計中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，綜合考慮其各項參數(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)隊獲取更多幫助。大家在使用 IRF150DM115 進(jìn)行設(shè)計時，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。

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	$^{circ}C$

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)	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

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	$vert V_{DS}vertgeq2V$，$IDleq R{DS(on)max}$，$I_D=45 A$

參數(shù)	符號	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	$V{DD}=75 V$，$V{GS}=10V$，$ID=45 A$，$R{G.ext}=1.6Omega$

參數(shù)	符號	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	$V{DS}=75V$，$V{GS}=0V$

參數(shù)	符號	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	$V_R=75V$，$I_F=45 A$，$di/dt=100 A/mu s$

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

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