onsemi FQP4N90C與FQPF4N90C MOSFET深度解析

在電子設計領域，MOSFET作為關鍵的功率開關器件，其性能直接影響著整個電路的效率和穩定性。今天我們就來深入探討一下安森美（onsemi）的兩款N溝道增強型功率MOSFET——FQP4N90C和FQPF4N90C。

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一、產品概述

FQP4N90C和FQPF4N90C采用了安森美專有的平面條紋和DMOS技術，這種先進的MOSFET技術旨在降低導通電阻，提供卓越的開關性能和高雪崩能量強度。它們適用于開關模式電源、有源功率因數校正（PFC）以及電子燈鎮流器等應用。

二、產品特性

1. 電氣性能

• 高耐壓與大電流：具備900V的漏源電壓（$V{DSS}$）和4.0A的連續漏極電流（$I{D}$），能夠滿足高電壓、大電流的應用需求。
• 低導通電阻：在$V{GS} = 10V$，$I{D}=2.0A$的條件下，$R_{DS(on)}$最大為4.2Ω，有效降低了功率損耗。
• 低柵極電荷：典型值為17nC，有助于減少開關損耗，提高開關速度。
• 低反饋電容：$C_{rss}$典型值為5.6pF，降低了米勒效應的影響，提升了開關性能。
• 100%雪崩測試：保證了器件在雪崩情況下的可靠性和穩定性。

2. 熱特性

• 熱阻參數：兩款產品的熱阻參數有所不同。FQP4N90C的結到殼熱阻（$R{θJC}$）最大為0.89°C/W，FQPF4N90C的$R{θJC}$最大為2.66°C/W。這意味著在相同的功率損耗下，FQP4N90C的結溫上升相對較慢。

三、絕對最大額定值

需要注意的是，超過這些額定值可能會導致器件損壞，影響其可靠性。

四、電氣特性

1. 關斷特性

• 漏源擊穿電壓（$B_{VDS}$）：在$V{GS} = 0V$，$I{D}=250μA$的條件下，$B_{VDS}$為900V。
• 擊穿電壓溫度系數：參考25°C，$I_{D}=250μA$時，為1.05V/°C。
• 零柵壓漏極電流（$I_{DSS}$）：在$V{DS} = 900V$，$V{GS} = 0V$時，最大為10μA；在$V{DS} = 720V$，$T{C} = 125°C$時，最大為100μA。
• 柵體正向和反向泄漏電流（$I{GSSF}$和$I{GSSR}$）：分別在$V{GS} = 30V$，$V{DS} = 0V$和$V{GS} = -30V$，$V{DS} = 0V$時，最大為100nA。

2. 導通特性

• 柵極閾值電壓（$V_{GS(th)}$）：在$V{DS} = V{GS}$，$I_{D}=250μA$的條件下，范圍為3.0 - 5.0V。
• 靜態漏源導通電阻（$R_{DS(on)}$）：在$V{GS}= 10V$，$I{D}= 2A$時，典型值為3.5Ω，最大值為4.2Ω。
• 正向跨導（$g_{FS}$）：在$V{DS} = 50V$，$I{D}= 2A$時，典型值為5S。

3. 動態特性

• 輸入電容（$C_{iss}$）：在$V{DS} = 25V$，$V{GS} = 0V$，$f = 1MHz$時，范圍為740 - 960pF。
• 輸出電容（$C_{oss}$）：范圍為65 - 85pF。
• 反向傳輸電容（$C_{rss}$）：典型值為5.6pF，最大值為7.3pF。

4. 開關特性

• 導通延遲時間（$t_{d(on)}$）：在$V{DD}= 450V$，$I{D} = 4A$，$R_{G} = 25Ω$的條件下，范圍為25 - 60ns。
• 導通上升時間（$t_{r}$）：范圍為50 - 110ns。
• 關斷延遲時間（$t_{d(off)}$）：范圍為40 - 90ns。
• 關斷下降時間（$t_{f}$）：范圍為35 - 80ns。
• 總柵極電荷（$Q_{g}$）：在$V{DS} = 720V$，$I{D} = 4A$，$V_{GS} = 10V$時，范圍為17 - 22nC。
• 柵源電荷（$Q_{gs}$）：典型值為4.5nC。
• 柵漏電荷（$Q_{gd}$）：典型值為7.5nC。

5. 漏源二極管特性

• 最大連續漏源二極管正向電流（$I_{S}$）：為4A。
• 最大脈沖漏源二極管正向電流（$I_{SM}$）：為16A。
• 漏源二極管正向電壓（$V_{SD}$）：在$V{GS} = 0V$，$I{SD} = 4A$時，最大為1.4V。
• 反向恢復時間（$t_{rr}$）：在$V{GS} = 0V$，$I{SD} = 4A$，$dI_{F}/dt = 100A/μs$時，最大為450ns。
• 反向恢復電荷（$Q_{rr}$）：為3.5μC。

五、典型特性曲線

文檔中提供了一系列典型特性曲線，包括導通區域特性、傳輸特性、導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、導通電阻隨溫度的變化、最大安全工作區以及瞬態熱響應曲線等。這些曲線有助于工程師更好地了解器件在不同條件下的性能表現，從而進行合理的設計。

六、封裝信息

1. TO - 220 Fullpack和TO - 220F - 3SG

FQP4N90C采用TO - 220封裝，FQPF4N90C采用TO - 220F封裝，每管裝1000個。需要注意的是，FQP4N90C已停產，若有需求可聯系安森美代表獲取相關信息。

2. 封裝尺寸

文檔詳細給出了TO - 220 Fullpack/TO - 220F - 3SG和TO - 220 - 3LD的封裝尺寸及公差信息，工程師在進行PCB設計時需要參考這些尺寸，確保器件的正確安裝和使用。

七、測試電路與波形

文檔還提供了柵極電荷測試電路、電阻開關測試電路、非鉗位電感開關測試電路以及峰值二極管恢復$dv/dt$測試電路和相應的波形圖。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，進行實際的測試和驗證。

八、總結

FQP4N90C和FQPF4N90C是兩款性能優異的N溝道增強型功率MOSFET，具有高耐壓、低導通電阻、低柵極電荷等優點，適用于多種電源和電子設備應用。在使用時，工程師需要嚴格遵守其絕對最大額定值，參考電氣特性和典型特性曲線進行合理設計，并根據封裝尺寸進行PCB布局。同時，通過測試電路和波形可以更好地驗證器件的性能，確保設計的可靠性。你在實際應用中是否遇到過類似MOSFET的使用問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。