onsemi FCB070N65S3：650V N溝道功率MOSFET的卓越性能與應用

一、引言

在電子工程領域，功率MOSFET作為關鍵的電子元件，廣泛應用于各種電源轉換和功率控制電路中。onsemi推出的FCB070N65S3這款650V、44A的N溝道SUPERFET III MOSFET，憑借其先進的技術和出色的性能，在眾多同類產品中脫穎而出。本文將詳細介紹FCB070N65S3的特點、參數、性能以及應用領域，為電子工程師在設計相關電路時提供參考。

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二、產品概述

FCB070N65S3屬于onsemi全新的SUPERFET III高壓超結（SJ）MOSFET系列。該系列采用電荷平衡技術，實現了極低的導通電阻和較低的柵極電荷性能。這種先進技術旨在最小化傳導損耗，提供卓越的開關性能，并能承受極高的dv/dt速率，非常適合各種AC/DC電源轉換應用，有助于實現系統的小型化和更高的效率。

三、產品特點

3.1 電氣性能優越

• 耐壓能力強：在$T{J}=150^{circ}C$時，耐壓可達700V；在$T{C}=25^{circ}C$時，漏源擊穿電壓$BVDSS$典型值為650V。
• 低導通電阻：靜態漏源導通電阻$R_{DS(on)}$典型值為62mΩ，最大值為70mΩ，能有效降低傳導損耗。
• 超低柵極電荷：典型柵極電荷$Q_{g}=78nC$，可減少開關損耗，提高開關速度。
• 低有效輸出電容：典型有效輸出電容$C_{oss(eff.)}=715pF$，有利于降低開關過程中的能量損耗。

3.2 可靠性高

• 100%雪崩測試：經過嚴格的雪崩測試，確保器件在雪崩狀態下的可靠性和穩定性。
• 環保合規：這些器件為無鉛產品，符合RoHS標準，滿足環保要求。

四、產品參數

4.1 絕對最大額定值

4.2 電氣特性

4.2.1 關斷特性

• 漏源擊穿電壓：$V{GS}=0V$，$I{D}=1mA$，$T{J}=25^{circ}C$時，$BVDSS$為650V；$T{J}=150^{circ}C$時，$BVDSS$為700V。
• 零柵壓漏極電流：$V{DS}=650V$，$V{GS}=0V$時，$I{DSS}$為1μA；$V{DS}=520V$，$V{GS}=0V$，$T{C}=125^{circ}C$時，$I_{DSS}$為2.2μA。
• 柵體泄漏電流：$V{GS}=±30V$，$V{DS}=0V$時，$I_{GSS}$為±100nA。

4.2.2 導通特性

• 柵極閾值電壓：$V{GS}=V{DS}$，$I{D}=1.0mA$時，$V{GS(th)}$范圍為2.5 - 4.5V。
• 靜態漏源導通電阻：$V{GS}=10V$，$I{D}=22A$時，$R_{DS(on)}$典型值為62mΩ，最大值為70mΩ。
• 正向跨導：$V{DS}=20V$，$I{D}=22A$時，$g_{FS}$典型值為29S。

4.2.3 動態特性

• 輸入電容：$V{DS}=400V$，$V{GS}=0V$，$f = 1MHz$。
• 有效輸出電容：$V{DS}$從0V到400V，$V{GS}=0V$時，$C_{oss(eff.)}$典型值為715pF。
• 柵極電荷：$V{DS}=400V$，$I{D}=22A$，$V{GS}=10V$時，$Q{g}$典型值為78nC。

4.2.4 開關特性

• 導通延遲時間：$V{DD}=400V$，$I{D}=22A$時，$t_{d(on)}$為26ns。
• 上升時間：$t_{r}$為52ns。
• 關斷延遲時間：$t_{d(off)}$為89ns。

4.2.5 源漏二極管特性

• 最大連續源漏二極管正向電流：$I_{S}$為44A。
• 最大脈沖源漏二極管正向電流：$I_{SM}$為110A。
• 源漏二極管正向電壓：$V{GS}=0V$，$I{SD}=22A$時，$V_{SD}$為1.2V。
• 反向恢復時間：$V{GS}=0V$，$I{SD}=22A$，$dI{F}/dt = 100A/s$時，$t{rr}$為435ns。
• 反向恢復電荷：$Q_{rr}$為9.2μC。

五、典型性能特性

5.1 導通區域特性

從圖1可以看出，不同柵源電壓下，漏極電流隨漏源電壓的變化情況。在$V_{GS}=10.0V$時，漏極電流能夠達到較高的值，說明在該柵源電壓下器件的導通能力較強。

5.2 轉移特性

圖2展示了不同溫度下，漏極電流隨柵源電壓的變化關系。不同溫度對轉移特性有一定影響，在高溫下，相同柵源電壓下的漏極電流會有所減小。

5.3 導通電阻變化特性

圖3顯示了導通電阻隨漏極電流和柵源電壓的變化情況。隨著柵源電壓的增加，導通電阻減小；隨著漏極電流的增加，導通電阻也會發生變化。

5.4 體二極管正向電壓變化特性

圖4體現了體二極管正向電壓隨源電流和溫度的變化。在不同溫度下，體二極管正向電壓隨源電流的變化趨勢有所不同。

5.5 電容特性

圖5展示了輸入電容$C{iss}$、輸出電容$C{oss}$和反饋電容$C_{rss}$隨漏源電壓的變化。這些電容特性對于開關過程中的能量損耗和開關速度有重要影響。

5.6 柵極電荷特性

圖6顯示了柵極電荷隨柵源電壓的變化情況，這對于理解器件的開關過程和驅動要求非常重要。

5.7 擊穿電壓和導通電阻隨溫度變化特性

圖7和圖8分別展示了擊穿電壓和導通電阻隨結溫的變化。隨著溫度的升高，擊穿電壓會有所增加，而導通電阻也會發生相應的變化。

5.8 最大安全工作區和最大漏極電流與殼溫關系

圖9和圖10分別給出了最大安全工作區和最大漏極電流隨殼溫的變化。工程師在設計電路時，需要確保器件的工作點在最大安全工作區內，以保證器件的可靠性。

5.9 輸出電容儲能與漏源電壓關系

圖11展示了輸出電容儲能$E_{OSS}$隨漏源電壓的變化，這對于評估開關過程中的能量損耗有重要意義。

5.10 瞬態熱響應曲線

圖12給出了歸一化有效瞬態熱阻隨脈沖持續時間和占空比的變化情況，有助于工程師在不同工作條件下評估器件的熱性能。

六、應用領域

6.1 電信/服務器電源

在電信和服務器電源中，對電源的效率和穩定性要求較高。FCB070N65S3的低導通電阻和低柵極電荷特性，能夠有效降低電源的損耗，提高電源的效率，同時其高耐壓和高可靠性也能保證電源的穩定運行。

6.2 工業電源

工業電源通常需要承受較大的負載和惡劣的工作環境。FCB070N65S3的高耐壓、高電流能力以及良好的熱性能，使其能夠在工業電源中可靠工作，滿足工業設備對電源的要求。

6.3 UPS/太陽能

在不間斷電源（UPS）和太陽能電源系統中，需要高效的功率轉換和可靠的開關性能。FCB070N65S3的低損耗和高開關速度特性，能夠提高電源系統的效率和響應速度，為系統的穩定運行提供保障。

七、總結

onsemi的FCB070N65S3 N溝道功率MOSFET以其先進的技術和出色的性能，在電源轉換和功率控制領域具有廣泛的應用前景。電子工程師在設計相關電路時，可以根據其特點和參數，合理選擇和使用該器件，以實現系統的高性能和高可靠性。同時，在實際應用中，還需要根據具體的工作條件和要求，對器件的性能進行進一步的驗證和優化。你在使用這款MOSFET時，有沒有遇到過什么特殊的問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗。