FCP400N80Z：N - 通道 SuperFET? II MOSFET 深度解析

在電子工程領(lǐng)域，MOSFET 作為關(guān)鍵的功率器件，其性能直接影響著各類電子設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。今天，我們就來深入了解一下 Fairchild 的 FCP400N80Z N - 通道 SuperFET? II MOSFET。

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一、ON 半導(dǎo)體與 Fairchild 的整合

Fairchild 已成為 ON 半導(dǎo)體的一部分。由于系統(tǒng)要求，部分 Fairchild 可訂購的零件編號需要更改，原編號中的下劃線（_）將改為破折號（-）。大家可通過 ON 半導(dǎo)體網(wǎng)站（www.onsemi.com）核實更新后的器件編號。若對系統(tǒng)集成有疑問，可發(fā)郵件至 Fairchild_questions@onsemi.com。

二、FCP400N80Z 器件概述

1. 關(guān)鍵參數(shù)

FCP400N80Z 是一款 800V、14A、400mΩ 的 N - 通道 SuperFET? II MOSFET。典型導(dǎo)通電阻 (R{DS(on)}) 為 340mΩ，超低柵極電荷（典型 (Q{g}=43nC)），低 (E{oss})（典型 4.1uJ @ 400V），低有效輸出電容（典型 (C{oss(eff.)}=138pF)），并且經(jīng)過 100% 雪崩測試，符合 RoHS 標準，具備改進的 ESD 能力。

2. 技術(shù)亮點

SuperFET? II MOSFET 采用了電荷平衡技術(shù)，這一技術(shù)的應(yīng)用使得該 MOSFET 具有出色的低導(dǎo)通電阻和較低的柵極電荷性能。它能夠有效降低傳導(dǎo)損耗，提供卓越的開關(guān)性能、dv/dt 速率和更高的雪崩能量。內(nèi)部的柵源 ESD 二極管可承受超過 2kV 的 HBM 浪涌應(yīng)力。

3. 應(yīng)用領(lǐng)域

適用于 AC - DC 電源、LED 照明等領(lǐng)域，也可用于音頻、筆記本適配器、ATX 電源和工業(yè)電源等開關(guān)電源應(yīng)用。

三、電氣特性

1. 絕對最大額定值

• 電壓方面：漏源電壓 (V{DSS}) 最大為 800V，柵源電壓 (V{GSS}) 在直流時為 ±20V，交流（f > 1Hz）時為 +30V。
• 電流方面：連續(xù)漏極電流在 (T{C}=25^{circ}C) 時為 14A，(T{C}=100^{circ}C) 時為 8.9A；脈沖漏極電流 (I_{DM}) 為 33A。
• 能量方面：單脈沖雪崩能量 (E{AS}) 為 339mJ，重復(fù)雪崩能量 (E{AR}) 為 1.95mJ。
• 其他參數(shù)：MOSFET 的 dv/dt 為 100V/ns，峰值二極管恢復(fù) dv/dt 為 20V/ns；功率耗散在 (T_{C}=25^{circ}C) 時為 195W，25°C 以上的降額系數(shù)為 1.56W/°C；工作和存儲溫度范圍為 - 55 至 +150°C，最大焊接引線溫度（距外殼 1/8" 處，5 秒）為 300°C。

2. 熱特性

熱阻方面，結(jié)到外殼的最大熱阻 (R{theta JC}) 為 0.64°C/W，結(jié)到環(huán)境的最大熱阻 (R{theta JA}) 為 62.5°C/W。

3. 電氣特性詳細參數(shù)

• 關(guān)斷特性：漏源擊穿電壓 (BV{DSS}) 在 (V{GS}=0V)，(I{D}=1mA)，(T = 25^{circ}C) 時為 800V；擊穿電壓溫度系數(shù) (Delta BV{DSS}/Delta T{J}) 為 0.8V/°C；零柵壓漏極電流 (I{DSS}) 在 (V{DS}=800V)，(V{GS}=0V) 時為 25μA，在 (V{DS}=640V)，(T{C}=125^{circ}C) 時為 250μA；柵體泄漏電流 (I{GSS}) 在 (V{GS}= + 20V)，(V_{DS}=0V) 時為 ±10μA。
• 導(dǎo)通特性：柵極閾值電壓 (V{GS(th)}) 在 (V{GS}=V{DS})，(I{D}=1.1mA) 時為 2.5 - 4.5V；靜態(tài)漏源導(dǎo)通電阻 (R{DS(on)}) 在 (V{GS}=10V)，(I{D}=5.5A) 時為 0.34 - 0.4Ω；正向跨導(dǎo) (g{FS}) 在 (V{DS}=20V)，(I{D}=5.5A) 時為 12S。
• 動態(tài)特性：輸入電容 (C{iss}) 在 (V{DS}=100V)，(V{GS}=0V)，(f = 1MHz) 時為 1770 - 2350pF；輸出電容 (C{oss}) 在不同條件下有不同值；反向傳輸電容 (C{rss}) 為 0.5pF；有效輸出電容 (C{oss(eff.)}) 在 (V{DS}=0V) 至 480V，(V{GS}=0V) 時為 138pF；總柵極電荷 (Q{g(tot)}) 在 (V{DS}=640V)，(I{D}=11A)，(V{GS}=10V) 時為 43 - 56nC；柵源柵極電荷 (Q{gs}) 為 8.6nC，柵漏“米勒”電荷 (Q{gd}) 為 17nC；等效串聯(lián)電阻 (ESR) 在 (f = 1MHz) 時為 2.3Ω。
• 開關(guān)特性：開通延遲時間 (t{d(on)}) 為 20 - 50ns，開通上升時間 (t{r}) 在 (V{DD}=400V)，(I{D}=11A) 時為 12 - 34ns，關(guān)斷延遲時間 (t{d(off)}) 在 (V{GS}=10V)，(R{g}=4.7Ω) 時為 51 - 112ns，關(guān)斷下降時間 (t{f}) 為 2.6 - 15ns。
• 漏源二極管特性：最大連續(xù)漏源二極管正向電流 (I{S}) 為 14A，最大脈沖漏源二極管正向電流 (I{SM}) 為 33A，漏源二極管正向電壓 (V{SD}) 在 (V{GS}=0V)，(I{SD}=11A) 時為 1.2V，反向恢復(fù)時間 (t{rr}) 在 (V{GS}=0V)，(I{SD}=11A) 時為 395ns，反向恢復(fù)電荷 (Q{rr}) 在 (dI{F}/dt = 100A/μs) 時為 7.4μC。

四、典型性能特性

文檔中給出了多個典型性能特性圖，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極電流和溫度的變化、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)、最大漏極電流隨外殼溫度的變化、(E_{oss}) 隨漏源電壓的變化以及瞬態(tài)熱響應(yīng)曲線等。這些特性圖有助于工程師在實際應(yīng)用中更好地了解器件的性能表現(xiàn)，從而進行合理的設(shè)計。

五、測試電路與波形

文檔還提供了柵極電荷測試電路及波形、電阻性開關(guān)測試電路及波形、無鉗位電感開關(guān)測試電路及波形以及峰值二極管恢復(fù) dv/dt 測試電路及波形等，為工程師進行器件測試和驗證提供了參考。

六、總結(jié)

FCP400N80Z N - 通道 SuperFET? II MOSFET 憑借其出色的性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在電子工程設(shè)計中具有很大的優(yōu)勢。不過，在實際應(yīng)用中，工程師們?nèi)孕韪鶕?jù)具體的應(yīng)用場景和要求，對器件的各項參數(shù)進行仔細的評估和驗證。大家在使用過程中有沒有遇到過類似 MOSFET 的一些特殊問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。