Onsemi NVBG190N65S3F MOSFET：高性能功率解決方案

在電子工程師的日常設計中，選擇合適的功率器件至關重要。今天，我們就來深入了解一下 Onsemi 的 NVBG190N65S3F 這款 N 溝道、D2PAK - 7L 封裝的 650V MOSFET，探討它的特性、應用以及設計要點。

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產品概述

NVBG190N65S3F 屬于 Onsemi 的 SUPERFET? III MOSFET 系列。這是全新的高壓超結（SJ）MOSFET 家族，采用電荷平衡技術，具備出色的低導通電阻和低柵極電荷性能。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，非常適合各種追求小型化和高效率的電力系統。

關鍵特性

電氣性能

• 耐壓與電流：該 MOSFET 的漏源極電壓（VDSS）可達 650V，在 25°C 時連續漏極電流（ID）為 20A，在 100°C 時為 12.7A，脈沖漏極電流（IDM）可達 50A，能滿足不同功率需求的應用。
• 導通電阻：典型的靜態漏源導通電阻（RDS(on)）為 158 mΩ（最大值 190 mΩ），低導通電阻有助于降低功率損耗，提高系統效率。
• 柵極電荷：超低的柵極電荷（典型 (Q_{g}=36 nC)），可以減少開關過程中的能量損耗，提高開關速度。
• 輸出電容：低有效輸出電容（典型 (C_{oss(eff.) }=339 pF)），有助于降低開關損耗，提高系統的整體性能。

可靠性

• 雪崩測試：經過 100% 雪崩測試，能在雪崩條件下可靠工作，增強了器件的穩定性和可靠性。
• 汽車級認證：符合 AEC - Q101 標準，具備 PPAP 能力，適用于汽車等對可靠性要求極高的應用場景。
• 環保標準：無鉛且符合 RoHS 標準，符合環保要求。

封裝優勢

D2PAK 7 引腳封裝提供 Kelvin 檢測功能，允許更高的開關速度，并且能幫助設計師減小整體應用的尺寸。

典型應用

• 汽車車載充電器：在電動汽車的車載充電系統中，需要高效、可靠的功率器件來實現電能轉換。NVBG190N65S3F 的高性能特性使其成為汽車車載充電器的理想選擇。
• 電動汽車 DC/DC 轉換器：為電動汽車的不同電壓系統提供穩定的電源轉換，該 MOSFET 能夠滿足高壓、大電流的工作要求，確保系統的高效運行。

絕對最大額定值與熱阻

絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于確保其安全可靠運行至關重要。NVBG190N65S3F 的主要絕對最大額定值包括：

• 漏源電壓（VDSS）：650V
• 柵源電壓（VGS）：直流 ±30V，交流（f > 1 Hz）±30V
• 連續漏極電流（ID）：25°C 時 20A，100°C 時 12.7A
• 脈沖漏極電流（IDM）：50A
• 單脈沖雪崩能量（EAS）：220 mJ
• 雪崩電流（IAS）：2.8A
• 重復雪崩能量（EAR）：1.62 mJ
• dv/dt：100 V/ns
• 功率耗散（PD）：25°C 時 162W，25°C 以上降額 1.3 W/°C
• 工作結溫和存儲溫度范圍（TJ, Tstg）：-55 至 150°C
• 焊接時最大引腳溫度（TL）：300°C（距離外殼 1/8″ 處，持續 5 秒）

熱阻

熱阻是衡量器件散熱能力的重要指標。該 MOSFET 的結到外殼熱阻（RθJC）最大為 0.77 °C/W，結到環境熱阻（RθJA）最大為 40 °C/W。在設計散熱系統時，需要根據實際應用場景和功率耗散來合理選擇散熱措施，以確保器件工作在安全的溫度范圍內。

電氣特性

關斷特性

• 漏源擊穿電壓（BVDSS）：在不同測試條件下有不同的值，如 VGS = 0 V，ID = 1 mA，TJ = 25°C 時為 650V；VGS = 0 V，ID = 10 mA，TJ = 150°C 時為 700V。
• 擊穿電壓溫度系數（BVDSS/TJ）：ID = 20 mA 時，參考 25°C 為 - 0.61 V/°C。
• 零柵壓漏極電流（IDSS）：VDS = 650 V，VGS = 0 V 時，最大值為 10 μA；VDS = 520 V，TC = 125°C 時，最大值為 128 μA。
• 柵體泄漏電流（IGSS）：VDS = 0 V，VGS = ±30 V 時，最大值為 ±100 nA。

導通特性

• 開啟電壓（VGS(th)）：VGs = Vps，Ip = 0.43 mA 時，最小值為 3.0V，最大值為 5.0V。
• 靜態漏源導通電阻（RDS(on)）：VGs = 10V，Ip = 10A 時，典型值為 158 mΩ，最大值為 190 mΩ。
• 正向跨導（gFs）：VGs = 20 V，Ip = 10 A 時，典型值為 11 S。

動態特性

• 輸入電容（Ciss）：Vps = 400 V，VGs = 0V，f = 1 MHz 時，典型值為 1710 pF。
• 輸出電容（Coss）：典型值為 34 pF。
• 有效輸出電容（Coss(eff.)）：Vps = 0 至 400 V，VGs = 0V 時，典型值為 339 pF。
• 能量相關輸出電容（Coss(er.)）：Vps = 0 至 400 V，VGs = 0V 時，典型值為 58 pF。
• 總柵極電荷（Qg(total)）：Vps = 400 V，Ip = 10 A，VGs = 10V 時，典型值為 36 nC。
• 柵源柵極電荷（Qgs）：典型值為 10.6 nC。
• 柵漏“米勒”電荷（Qgd）：典型值為 14.5 nC。
• 等效串聯電阻（ESR）：F = 1MHz 時，典型值為 1.7 Ω。

開關特性

在 VGS = 10 V 的條件下：

• 開啟延遲時間（td(on)）：VDD = 400 V，D = 10A 時，典型值為 24 ns。
• 上升時間（tr）：VGS = 10 V，RG = 4.7 Ω 時，典型值為 15.7 ns。
• 關斷延遲時間（td(off)）：典型值為 50 ns。
• 下降時間（tf）：典型值為 4.3 ns。

源漏二極管特性

• 最大連續源漏二極管正向電流（IS）：20 A。
• 最大脈沖源漏二極管正向電流（ISM）：50 A。
• 源漏二極管正向電壓（VSD）：VGS = 0 V，ISD = 10 A 時，典型值為 1.3 V。
• 反向恢復時間（trr）：VGS = 0 V，ISD = 10 A，dIF/dt = 100 A/μs 時，典型值為 73 ns。
• 反向恢復電荷（Qrr）：典型值為 224 nC。

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、最大漏極電流隨外殼溫度的變化、Eoss 隨漏源電壓的變化以及瞬態熱響應等。這些曲線可以幫助工程師更好地了解器件在不同工作條件下的性能，從而進行合理的設計。

訂購信息

NVBG190N65S3F 采用 D2PAK - 7L 封裝，每卷 800 個。關于卷帶規格的詳細信息，可參考 Tape and Reel Packaging Specifications Brochure, BRD8011/D。

設計建議

在使用 NVBG190N65S3F 進行設計時，需要注意以下幾點：

• 散熱設計：根據器件的功率耗散和熱阻特性，合理設計散熱系統，確保器件工作在安全的溫度范圍內。
• 驅動電路設計：考慮柵極電荷和開關特性，設計合適的驅動電路，以實現快速、可靠的開關動作。
• 布局設計：注意 PCB 布局，減少寄生電感和電容的影響，提高系統的穩定性和性能。

總之，Onsemi 的 NVBG190N65S3F MOSFET 以其出色的性能和可靠性，為電子工程師在功率設計方面提供了一個優秀的選擇。在實際應用中，工程師需要根據具體的設計需求，充分利用器件的特性，合理設計電路，以實現高效、穩定的功率轉換。你在使用這款 MOSFET 時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。