深入解析 Onsemi NVTFS5C673NL 功率 MOSFET

在電子設計領域，功率 MOSFET 是至關重要的元件，廣泛應用于各類電源管理、電機驅動等電路中。今天，我們就來深入了解 Onsemi 推出的 NVTFS5C673NL 單通道 N 溝道功率 MOSFET，看看它有哪些獨特的特性和優勢。

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一、產品特性亮點

1. 緊湊設計

NVTFS5C673NL 采用了 3.3 x 3.3 mm 的小尺寸封裝，這對于追求緊湊設計的電子產品來說是一大福音。在如今小型化、便攜化的趨勢下，這種小尺寸封裝能夠有效節省 PCB 空間，讓設計更加靈活。

2. 低導通損耗

該 MOSFET 具有低 $R{DS(on)}$（導通電阻）特性。例如，在 $V{GS}=10V$ 且 $I{D}=25A$ 時，$R{DS(on)}$ 典型值為 8.1 mΩ，最大值為 9.8 mΩ。低導通電阻可以顯著降低導通損耗，提高電源效率，減少發熱，延長設備的使用壽命。

3. 低電容特性

低電容能夠有效減少驅動損耗，提高開關速度。在高頻應用中，這一特性尤為重要，可以降低開關過程中的能量損耗，提高系統的整體性能。

4. 汽車級標準

NVTFS5C673NL 經過 AEC - Q101 認證，并且具備 PPAP 能力，適用于汽車電子等對可靠性要求極高的應用場景。同時，它還是無鉛產品，符合 RoHS 標準，環保性能出色。

二、關鍵參數解讀

1. 最大額定值

• 電壓參數：漏源電壓 $V{DSS}$ 最大值為 60V，柵源電壓 $V{GS}$ 范圍為 ±20V。這決定了該 MOSFET 能夠承受的最大電壓，在設計電路時需要確保工作電壓在這個范圍內，以避免器件損壞。
• 電流參數：在不同溫度條件下，連續漏極電流有所不同。例如，在 $T{C}=25^{circ}C$ 時，連續漏極電流 $I{D}$ 為 50A；而在 $T{C}=100^{circ}C$ 時，$I{D}$ 降為 35A。脈沖漏極電流 $I{DM}$ 在 $T{A}=25^{circ}C$ 且脈沖寬度 $t_{p}=10s$ 時可達 290A。
• 功率參數：功率耗散 $P{D}$ 也與溫度相關。在 $T{C}=25^{circ}C$ 時，$P{D}$ 為 46W；在 $T{C}=100^{circ}C$ 時，$P_{D}$ 降為 23W。

2. 熱阻參數

熱阻是衡量器件散熱能力的重要指標。該 MOSFET 的結到殼熱阻 $R{JC}$ 穩態值為 3.2 $^{circ}C$/W，結到環境熱阻 $R{JA}$ 穩態值為 48 $^{circ}C$/W。需要注意的是，熱阻會受到應用環境的影響，實際使用時要根據具體情況進行評估。

3. 電氣特性

• 關斷特性：漏源擊穿電壓 $V{(BR)DSS}$ 在 $V{GS}=0V$ 且 $I{D}=250mu A$ 時為 60V，其溫度系數為 28 mV/$^{circ}C$。零柵壓漏極電流 $I{DSS}$ 在 $V{GS}=0V$、$V{DS}=60V$ 且 $T{J}=25^{circ}C$ 時為 10nA，在 $T{J}=125^{circ}C$ 時為 250nA。
• 導通特性：柵極閾值電壓 $V{GS(TH)}$ 在 $V{GS}=V{DS}$ 且 $I{D}=35mu A$ 時，典型值為 1.2V，最大值為 2.0V。$R{DS(on)}$ 會隨著柵源電壓和漏極電流的變化而變化，例如在 $V{GS}=10V$ 且 $I{D}=25A$ 時，$R{DS(on)}$ 典型值為 8.1 mΩ；在 $V{GS}=4.5V$ 且 $I{D}=25A$ 時，$R_{DS(on)}$ 典型值為 12 mΩ。
• 電荷和電容特性：輸入電容 $C{Iss}$ 在 $V{GS}=0V$、$f = 1MHz$ 且 $V{DS}=25V$ 時為 880pF，輸出電容 $C{oss}$ 為 450pF，反向傳輸電容 $C{RSS}$ 為 11pF。總柵極電荷 $Q{G(TOT)}$ 在不同條件下有所不同，例如在 $V{GS}=4.5V$、$V{DS}=48V$ 且 $I{D}=25A$ 時為 4.5nC；在 $V{GS}=10V$、$V{DS}=48V$ 且 $I{D}=25A$ 時為 9.5nC。
• 開關特性：開關特性與工作結溫無關。開啟延遲時間 $t{d(ON)}$ 為 6.0ns，上升時間 $t{r}$ 在 $V{GS}=10V$、$V{DS}=48V$、$I{D}=25A$ 且 $R{G}=2.5Omega$ 時為 25ns，關斷延遲時間 $t{d(OFF)}$ 為 16ns，下降時間 $t{f}$ 為 2.0ns。
• 漏源二極管特性：正向二極管電壓 $V{SD}$ 在 $V{GS}=0V$、$I{S}=25A$ 且 $T{J}=25^{circ}C$ 時，典型值為 0.9V，最大值為 1.2V；在 $T{J}=125^{circ}C$ 時，典型值為 0.8V。反向恢復時間 $t{rr}$ 在 $V{GS}=0V$、$dI{S}/dt = 100A/mu s$ 且 $I_{S}=25A$ 時為 28ns。

三、典型特性曲線分析

1. 導通區域特性

從導通區域特性曲線可以看出，不同柵源電壓下，漏極電流隨漏源電壓的變化情況。隨著柵源電壓的升高，漏極電流在相同漏源電壓下會增大，這體現了 MOSFET 的導通特性與柵源電壓的關系。

2. 傳輸特性

傳輸特性曲線展示了在不同結溫下，漏極電流隨柵源電壓的變化。可以看到，結溫對漏極電流有一定影響，在高溫時漏極電流會有所下降。

3. 導通電阻與柵源電壓關系

導通電阻 $R{DS(on)}$ 與柵源電壓密切相關。隨著柵源電壓的升高，$R{DS(on)}$ 逐漸減小。這提示我們在設計電路時，要合理選擇柵源電壓，以降低導通電阻，減少損耗。

4. 導通電阻與漏極電流和柵電壓關系

該曲線顯示了導通電阻在不同漏極電流和柵電壓下的變化情況。在實際應用中，需要根據負載電流和柵源電壓來綜合考慮導通電阻的影響。

5. 導通電阻隨溫度變化

導通電阻會隨著結溫的升高而增大。這就要求我們在設計散熱方案時，要充分考慮溫度對導通電阻的影響，確保器件在不同溫度環境下都能正常工作。

6. 漏源漏電流與電壓關系

漏源漏電流隨著漏源電壓的升高而增大，且在不同結溫下有不同的變化趨勢。在高壓應用中，需要關注漏電流的大小，以避免對電路性能產生影響。

7. 電容變化特性

電容會隨著漏源電壓的變化而變化。在高頻開關應用中，電容的變化會影響開關速度和損耗，因此需要對電容特性有充分的了解。

8. 柵源與總電荷關系

該曲線展示了柵源電荷和總柵極電荷之間的關系。在設計驅動電路時，需要根據這些電荷特性來選擇合適的驅動電路參數，以確保 MOSFET 能夠快速、可靠地開關。

9. 電阻性開關時間與柵極電阻關系

開關時間會隨著柵極電阻的變化而變化。通過合理選擇柵極電阻，可以優化開關時間，提高開關效率。

10. 二極管正向電壓與電流關系

二極管正向電壓隨著電流的增大而升高，且在不同結溫下有不同的表現。在使用 MOSFET 的體二極管時，需要考慮這些特性，以確保二極管能夠正常工作。

11. 最大額定正向偏置安全工作區

該曲線定義了 MOSFET 在不同漏源電壓和漏極電流下的安全工作范圍。在設計電路時，必須確保器件的工作點在安全工作區內，以避免器件損壞。

12. 最大漏極電流與雪崩時間關系

該曲線展示了在不同初始結溫下，最大漏極電流與雪崩時間的關系。在可能發生雪崩的應用中，需要根據該曲線來評估器件的可靠性。

13. 熱響應特性

熱響應曲線顯示了在不同脈沖時間和占空比下，熱阻的變化情況。這對于設計散熱方案和評估器件在不同工作條件下的熱性能非常重要。

四、訂購信息

NVTFS5C673NL 有不同的封裝和標記可供選擇，例如 NVTFS5C673NLTAG、NVTFS5C673NLTWG 和 NVTFS5C673NLWFTAG 等。不同的型號在封裝和包裝數量上有所不同，工程師可以根據實際需求進行選擇。

五、機械尺寸與封裝

文檔中詳細給出了 WDFN8 和 WDFNW8 兩種封裝的機械尺寸和引腳排列信息。在進行 PCB 設計時，需要嚴格按照這些尺寸要求進行布局，以確保器件能夠正確安裝和焊接。

六、總結與思考

Onsemi 的 NVTFS5C673NL 功率 MOSFET 憑借其緊湊的設計、低導通損耗、低電容等特性，在電源管理、電機驅動等領域具有廣闊的應用前景。然而，在實際應用中，我們還需要根據具體的電路需求，綜合考慮各項參數和特性，合理選擇器件和設計電路。例如，在高溫環境下，如何確保器件的散熱性能？在高頻開關應用中，如何優化開關時間和減少損耗？這些都是我們在設計過程中需要深入思考和解決的問題。希望通過本文的介紹，能夠幫助電子工程師更好地了解和應用 NVTFS5C673NL 功率 MOSFET。