探索 onsemi NTMFS5C673NL N 溝道功率 MOSFET

一、引言

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，功率 MOSFET 是至關(guān)重要的元件，廣泛應(yīng)用于各類電源管理、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等電路中。今天，我們來深入了解 onsemi 公司的一款 N 溝道功率 MOSFET——NTMFS5C673NL。這款器件具有諸多出色特性，能為緊湊設(shè)計(jì)和高效電路提供有力支持。

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二、產(chǎn)品概述

NTMFS5C673NL 是一款 60V、9.2mΩ、50A 的 N 溝道功率 MOSFET。它采用 5x6mm 的小尺寸封裝，非常適合緊湊型設(shè)計(jì)。其低導(dǎo)通電阻 (R{DS(on)}) 可有效降低傳導(dǎo)損耗，低柵極電荷 (Q{G}) 和電容能減少驅(qū)動(dòng)損耗。而且，該器件符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，無鉛環(huán)保。

三、關(guān)鍵參數(shù)與特性

（一）最大額定值

需要注意的是，超過最大額定值可能會(huì)損壞器件，影響其功能和可靠性。

（二）熱阻特性

• 結(jié)到殼的穩(wěn)態(tài)熱阻 (R_{JC}) 為 3.2 (^{circ}C)/W。
• 結(jié)到環(huán)境的穩(wěn)態(tài)熱阻 (R_{JA}) 為 42 (^{circ}C)/W。不過，熱阻會(huì)受整個(gè)應(yīng)用環(huán)境影響，并非恒定值，這里的數(shù)值僅適用于特定條件（表面貼裝在 FR4 板上，使用 (650mm^{2})、2oz. 的銅焊盤）。

（三）電氣特性

1. 關(guān)斷特性
   • 漏源擊穿電壓 (V{(BR)DSS})：(V{GS}=0V)，(I_{D}=250mu A) 時(shí)為 60V。
   • 零柵壓漏極電流 (I{DSS})：(V{GS}=0V)，(V{DS}=60V)，(T{J}=25^{circ}C) 時(shí)為 10(mu A)；(T_{J}=125^{circ}C) 時(shí)為 250(mu A)。
   • 漏源擊穿電壓溫度系數(shù)為 28mV/(^{circ}C)。
   • 柵源泄漏電流 (I{GSS})：(V{DS}=0V)，(V_{GS}=20V) 時(shí)為 100nA。
2. 導(dǎo)通特性
   • 柵極閾值電壓 (V{GS(TH)})：(V{GS}=V{DS})，(I{D}=35A) 時(shí)，范圍在 1.2 - 2.0V。
   • 閾值溫度系數(shù) (V{GS(TH)}/T{J}) 為 -4.5mV/(^{circ}C)。
   • 漏源導(dǎo)通電阻 (R{DS(on)})：(V{GS}=10V)，(I{D}=25A) 時(shí)為 7.7 - 9.2mΩ；(V{GS}=4.5V)，(I_{D}=25A) 時(shí)為 11 - 13mΩ。
   • 正向跨導(dǎo) (g{FS})：(V{DS}=15V)，(I_{D}=25A) 時(shí)為 37S。
3. 電荷與電容特性
   • 輸入電容 (C{ISS})：(V{GS}=0V)，(f = 1MHz)，(V_{DS}=25V) 時(shí)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)})：(V{GS}=4.5V)，(V{DS}=30V)，(I{D}=25A) 時(shí)為 4.5nC；(V{GS}=10V)，(V{DS}=30V)，(I_{D}=25A) 時(shí)為 9.5nC。
4. 開關(guān)特性
   • 開啟延遲時(shí)間 (t{d(ON)})：(V{GS}=4.5V)，(V{DS}=30V)，(I{D}=25A)，(R_{G}=2.5Omega) 時(shí)為 9.0ns。
   • 上升時(shí)間 (t_{r}) 為 50ns。
   • 關(guān)斷延遲時(shí)間 (t_{d(OFF)}) 為 13ns。
   • 下降時(shí)間 (t_{f}) 為 3.0ns。
5. 漏源二極管特性
   • 正向二極管電壓 (V{SD})：(V{GS}=0V)，(I{S}=25A)，(T{J}=25^{circ}C) 時(shí)為 0.9 - 1.2V；(T_{J}=125^{circ}C) 時(shí)為 0.8V。
   • 反向恢復(fù)時(shí)間 (t_{RR}) 為 28ns。
   • 反向恢復(fù)電荷 (Q_{RR}) 為 18nC。

四、典型特性曲線分析

（一）導(dǎo)通區(qū)域特性

從圖 1 的導(dǎo)通區(qū)域特性曲線可以看出，不同 (V{GS}) 下，漏極電流 (I{D}) 隨漏源電壓 (V_{DS}) 的變化情況。這有助于我們了解器件在不同偏置條件下的導(dǎo)通性能。

（二）傳輸特性

圖 2 的傳輸特性曲線展示了不同結(jié)溫下，漏極電流 (I{D}) 與柵源電壓 (V{GS}) 的關(guān)系?？梢钥吹?，溫度對(duì)傳輸特性有一定影響，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮溫度因素。

（三）導(dǎo)通電阻與柵源電壓關(guān)系

圖 3 顯示了導(dǎo)通電阻 (R{DS(on)}) 隨柵源電壓 (V{GS}) 的變化。我們可以發(fā)現(xiàn)，隨著 (V{GS}) 的增加，(R{DS(on)}) 逐漸減小，這對(duì)于降低傳導(dǎo)損耗非常重要。

（四）導(dǎo)通電阻與漏極電流和柵極電壓關(guān)系

圖 4 呈現(xiàn)了導(dǎo)通電阻 (R{DS(on)}) 與漏極電流 (I{D}) 和柵極電壓 (V_{GS}) 的關(guān)系。這有助于我們?cè)诓煌ぷ麟娏骱蜄艠O電壓下，選擇合適的工作點(diǎn)。

（五）導(dǎo)通電阻隨溫度變化

圖 5 展示了導(dǎo)通電阻 (R{DS(on)}) 隨結(jié)溫 (T{J}) 的變化。可以看到，隨著溫度升高，導(dǎo)通電阻會(huì)有所增加，這可能會(huì)影響器件的性能和效率。

（六）漏源泄漏電流與電壓關(guān)系

圖 6 顯示了漏源泄漏電流 (I{DSS}) 與漏源電壓 (V{DS}) 的關(guān)系。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要關(guān)注泄漏電流對(duì)整體功耗的影響。

（七）電容變化特性

圖 7 展示了輸入電容 (C{ISS})、輸出電容 (C{OSS}) 和反向傳輸電容 (C{RSS}) 隨漏源電壓 (V{DS}) 的變化。了解電容特性對(duì)于優(yōu)化開關(guān)速度和驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)非常重要。

（八）柵源與總電荷關(guān)系

圖 8 呈現(xiàn)了柵源電荷 (Q{GS})、柵漏電荷 (Q{GD}) 與總柵極電荷 (Q_{G}) 的關(guān)系。這有助于我們理解柵極充電過程，優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。

（九）電阻性開關(guān)時(shí)間與柵極電阻關(guān)系

圖 9 展示了開關(guān)時(shí)間隨柵極電阻 (R_{G}) 的變化。工程師可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的柵極電阻，以優(yōu)化開關(guān)速度和功耗。

（十）二極管正向電壓與電流關(guān)系

圖 10 顯示了二極管正向電壓 (V{SD}) 與電流 (I{S}) 的關(guān)系。這對(duì)于理解漏源二極管的性能和應(yīng)用非常重要。

（十一）最大額定正向偏置安全工作區(qū)

圖 11 展示了最大額定正向偏置安全工作區(qū)，這有助于我們確定器件在不同電壓和電流下的安全工作范圍。

（十二）最大漏極電流與雪崩時(shí)間關(guān)系

圖 12 呈現(xiàn)了最大漏極電流 (I{PEAK}) 與雪崩時(shí)間 (T{AV}) 的關(guān)系。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要考慮雪崩情況對(duì)器件的影響。

（十三）熱響應(yīng)特性

圖 13 和圖 14 分別展示了結(jié)到環(huán)境和結(jié)到殼的瞬態(tài)熱阻抗隨脈沖持續(xù)時(shí)間的變化。這對(duì)于評(píng)估器件在不同脈沖條件下的熱性能非常重要。

五、訂購信息與封裝尺寸

（一）訂購信息

需要注意的是，部分器件已停產(chǎn)，若有需求，可聯(lián)系 onsemi 代表獲取最新信息。

（二）封裝尺寸

該器件采用 DFN5 5x6, 1.27P（SO - 8FL）封裝，文檔中詳細(xì)給出了封裝的尺寸信息，包括各引腳的尺寸和位置等。同時(shí)，還提供了焊接腳印和通用標(biāo)記圖等信息，方便工程師進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì)和組裝。

六、總結(jié)與思考

NTMFS5C673NL 這款 N 溝道功率 MOSFET 具有小尺寸、低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種緊湊型電路設(shè)計(jì)。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的電路需求，綜合考慮其各項(xiàng)參數(shù)和特性，如熱阻、電氣特性、開關(guān)特性等。同時(shí)，要注意器件的最大額定值和使用限制，避免因超過額定值而損壞器件。大家在使用這款器件時(shí)，有沒有遇到過什么問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。