深入解析FCPF650N80Z N溝道SuperFET? II MOSFET
一、引言
在電子工程領域,功率開關器件的性能對整個系統的效率和穩定性起著關鍵作用。FCPF650N80Z作為一款N溝道SuperFET? II MOSFET,憑借其出色的性能在AC - DC電源、LED照明等應用中備受關注。本文將對該器件進行詳細解析,幫助電子工程師更好地了解和應用它。
文件下載:FCPF650N80ZCN-D.pdf
二、產品背景
Fairchild(飛兆半導體)現已成為ON Semiconductor(安森美半導體)的一部分。由于系統要求,部分Fairchild可訂購的產品編號需要更改,原編號中的下劃線(_)將改為破折號(-),大家可通過安森美半導體官網(www.onsemi.com)核實更新后的器件編號。
三、FCPF650N80Z特性
(一)電氣特性
- 低導通電阻:典型值(R_{DS(on)} = 530 mΩ),有助于降低導通損耗,提高系統效率。
- 超低柵極電荷:典型值(Q_{g}=27 nC),可實現快速開關,減少開關損耗。
- 低(E_{oss}):典型值2.8 μJ @ 400V,降低了開關過程中的能量損耗。
- 低有效輸出電容:典型值(C_{oss(eff.) }=124 pF),對開關速度和效率有積極影響。
- 100%經過雪崩測試:保證了器件在雪崩情況下的可靠性。
- 符合RoHS標準:滿足環保要求。
- 改進的ESD能力:內部柵源極ESD二極管允許經受超過2 kV HBM沖擊壓力,增強了器件的抗靜電能力。
(二)應用領域
適用于AC - DC電源、LED照明等功率開關應用,如音頻、筆記本適配器、照明、ATX電源和工業電源應用。
四、絕對最大額定值
| 符號 | 參數 | FCPF650N80Z | 單位 |
|---|---|---|---|
| VDSS | 漏極 - 源極電壓 | 800 | V |
| VGSS | 柵極 - 源極電壓 | - AC - DC (f > 1 Hz) ±20 ±30 | V |
| ID | 漏極電流 - 連續 ((T{C} = 100°C)) - 連續 ((T{C} = 25°C)) | 6.3 10 | A |
| IDM | 漏極電流 - 脈沖 (注 1) | 24* | A |
| EAS | 單脈沖雪崩能量 (注 2) | 204 | mJ |
| IAR | 雪崩電流 (注 1) | 1.6 | A |
| EAR | 重復雪崩能量 (注 1) | 0.305 | mJ |
| dv/dt | MOSFET dv/dt 二極管恢復 dv/dt 峰值 (注 3) | 100 20 | V/ns |
| PD | 功耗 ((T_{C} = 25°C)) | 30.5 | W |
| - 高于 25°C 的功耗系數 | - | 0.24 | W/°C |
| TJ, TSTG | 工作和存儲溫度范圍 | - 55 至 +150 | °C |
| TL | 用于焊接的最大引腳溫度, 距離外殼1/8”,持續5 秒 | 300 | °C |
注:* 漏極電流由最高結溫的限制,與散熱片有關。
五、熱性能
| 符號 | 參數 | FCPF650N80Z | 單位 |
|---|---|---|---|
| ReJC | 結至外殼熱阻最大值 | 4.1 | °C/W |
| ReJA | 結至環境熱阻最大值 | 62.5 |
熱性能對于功率器件至關重要,較低的熱阻有助于將熱量快速散發出去,保證器件在正常溫度下工作。
六、封裝標識與定購信息
| 器件編號 | 頂標 | 封裝 | 包裝方法 | 卷尺寸 | 帶寬 | 數量 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| FCPF650N80Z | FCPF650N80Z | TO - 220F | 塑料管 | N/A | N/A | 50個 |
工程師在采購時可根據這些信息準確訂購所需器件。
七、電氣特性詳細分析
(一)關斷特性
| 符號 | 測試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| BV DSS | 漏極 - 源極擊穿電壓 (V{GS} = 0 V),(I{D} = 1 mA),(T_{J} = 25°C) | 800 | - | - | V |
| ?BV DSS / ?T J | 擊穿電壓溫度系數 (I_{D} = 1 mA) ,參考 25°C 數值 | - | 0.8 | - | V/°C |
| I DSS | 零柵極電壓漏極電流 (V{DS} = 800 V),(V{GS} = 0 V) | - | - | 25 | μA |
| (V{DS} = 640 V),(V{GS} = 0 V),(T_{C} = 125°C) | - | - | 250 | ||
| I GSS | 柵極 - 體漏電流 (V{GS} = ±20 V),(V{DS} = 0 V) | - | - | ±10 | μA |
(二)導通特性
| 符號 | 測試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| VGs(t) | 柵極閾值電壓 (V{Gs} = V{ps}),(I_{p} = 0.8 mA) | 2.5 | - | 4.5 | V |
| Rps(on) | 漏極至源極靜態導通電阻 (V{Gs} = 10V),(I{p} =4A) | - | 530 | 650 | mΩ |
| gFS | 正向跨導 (V{ps} = 20 V),(I{D} =4A) | - | 7.8 | - | S |
(三)動態特性
| 符號 | 測試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| Ciss | 輸入電容 (V{ps} = 100 V),(V{Gs} =0V),(f = 1 MHz) | 1178 | 1565 | - | pF |
| Coss | 輸出電容 | 36 | 48 | - | pF |
| Crss | 反向傳輸電容 | 0.84 | - | - | pF |
| Coss | 輸出電容 (V{Ds} = 480 V),(V{Gs} = 0V),(f = 1 MHz) | 18 | - | - | pF |
| Coss (ef.) | 有效輸出電容 (V{ps} =0V)至480V,(V{Gs} = 0V) | 124 | - | - | pF |
| Qg(tot) | 10V的柵極電荷總量 (V{ps} = 640 V),(I{D} = 8 A),(V_{Gs}=10V) (注4) | 27 | 35 | - | nC |
| Qgs | 柵極 - 源極柵極電荷 | 6 | - | - | nC |
| Qgd | 柵極 - 漏極"米勒"電荷 | 11 | - | - | nC |
| ESR | 等效串聯電阻 (f = 1 MHz) | 1.9 | - | - | Ω |
(四)開關特性
| 符號 | 測試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大 | 單位 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| t d(on) | 導通延遲時間 | - | 17 | 44 | ns | |
| t r | 導通上升時間 (V{DD} = 400 V),(I{D} = 8 A), | - | 11 | 32 | ns | |
| t d(off) | 關斷延遲時間 (V{GS} = 10 V),(R{g} = 4.7 Ω) | - | 40 | 90 | ns | |
| t f | 關斷下降時間 | (注 4 ) | - | 3.4 | 17 | ns |
(五)漏極 - 源極二極管特性
| 符號 | 測試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大 | 單位 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I S | 漏極 - 源極二極管最大正向連續電流 漏極 - 源極二極管最大正向脈沖電流 | - | - | - | - | 10 | A |
| I SM | - | - | - | 24 | A | ||
| V SD | 漏極 - 源極二極管正向電壓 (V{GS} = 0 V),(I{SD} = 8 A) | - | 1.2 | - | V | ||
| t rr | 反向恢復時間 (V{GS} = 0 V),(I{SD} = 8 A),(dI_{F} /dt = 100 A/μs) | - | 365 | - | ns | ||
| Q rr | 反向恢復電荷 | - | 5.9 | - | μC |
注:1. 重復額定值:脈沖寬度受限于最大結溫。2. (I{AS} = 1.6 A),(R{G} = 25 Ω),開始于 (T{J}=25°C) 3. (I{SD} ≤ 10 A),(di/dt ≤ 200 A/μs),(V{DD} ≤ BVDSS),開始于 (T{J}=25°C) 4. 典型特性本質上獨立于工作溫度。
八、典型性能特征
文檔中給出了多個典型性能特征圖,如導通區域特性、傳輸特性、導通電阻變化與漏極電流和柵極電壓的關系等。這些圖直觀地展示了器件在不同條件下的性能表現,工程師可以根據這些圖表預測器件在實際應用中的性能。例如,通過導通電阻變化與溫度的關系圖,工程師可以了解到在不同溫度下器件的導通電阻變化情況,從而更好地進行熱設計。
九、測試電路與波形
文檔中還給出了柵極電荷測試電路與波形、阻性開關測試電路與波形、非箝位電感開關測試電路與波形、二極管恢復dv/dt峰值測試電路與波形等。這些測試電路和波形有助于工程師理解器件的工作原理和性能,在實際設計中可以參考這些測試電路進行驗證和調試。
十、總結
FCPF650N80Z N溝道SuperFET? II MOSFET以其低導通電阻、超低柵極電荷等優異特性,在功率開關應用中具有很大的優勢。電子工程師在設計相關電路時,需要充分考慮器件的絕對最大額定值、熱性能、電氣特性等參數,結合典型性能特征和測試電路,確保器件在實際應用中能夠穩定、高效地工作。大家在使用過程中是否遇到過類似器件的應用難題呢?歡迎在評論區分享交流。
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