安森美NTMFS4D2N10MD N溝道功率MOSFET深度解析
安森美NTMFS4D2N10MD N溝道功率MOSFET深度解析
在電子設備的設計中，功率MOSFET是至關重要的元件，它在眾多電路中發揮著關鍵作用。今天，我們來深入了解安森美（onsemi）的NTMFS4D2N10MD N溝道功率MOSFET。
文件下載：NTMFS4D2N10MD-D.PDF
產品概述
NTMFS4D2N10MD是一款耐壓100V、導通電阻低至4.3mΩ、連續電流可達113A的N溝道功率MOSFET。它采用了屏蔽柵MOSFET技術，具備多種出色特性，適用于多種典型應用場景。
產品特性
- 低導通損耗：低(R_{DS(on)})能夠最大程度地減少導通損耗，提高電路效率。
- 低驅動損耗：低(Q_{G})和電容特性，可降低驅動損耗，減少能量浪費。
- 軟恢復體二極管：低(Q_{RR})和軟恢復體二極管，有助于降低開關過程中的電壓尖峰和電磁干擾。
- 輕載效率提升：低(Q_{oss})可改善輕載時的效率，使電路在不同負載條件下都能高效運行。
- 環保合規：該器件無鉛、無鹵素、無鈹，符合RoHS標準，滿足環保要求。
典型應用
- 隔離式DC - DC轉換器：作為初級開關，為電路提供穩定的功率轉換。
- DC - DC和AC - DC同步整流：提高整流效率，減少能量損耗。
- AC - DC適配器（USB PD）同步整流：為USB設備提供高效的電源轉換。
- 負載開關、熱插拔和ORing開關：實現電路的靈活控制和保護。
- 無刷直流（BLDC）電機和太陽能逆變器：為電機和逆變器提供可靠的功率驅動。
關鍵參數分析
最大額定值
| 參數 | 符號 | 值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 漏源電壓 | (V_{DSS}) | 100 | V |
| 柵源電壓 | (V_{GS}) | +20 | V |
| 連續漏極電流（(T_{C}=25^{circ}C)） | (I_{D}) | 113 | A |
| 功率耗散（(T_{C}=25^{circ}C)） | (P_{D}) | 132 | W |
| 連續漏極電流（(T_{A}=25^{circ}C)） | (I_{D}) | 16.4 | A |
| 功率耗散（(T_{A}=25^{circ}C)） | (P_{D}) | 2.8 | W |
| 脈沖漏極電流 | (I_{DM}) | 763 | A |
| 工作結溫和存儲溫度范圍 | (T{J},T{stg}) | -55 to +150 | (^{circ}C) |
| 源極電流（體二極管） | (I_{S}) | 110 | A |
| 單脈沖漏源雪崩能量 | (E_{AS}) | 486 | mJ |
| 引線焊接溫度（1/8" 從管殼，10s） | (T_{L}) | 300 | (^{circ}C) |
需要注意的是，超過最大額定值可能會損壞器件，影響其功能和可靠性。
電氣特性
關斷特性
- 漏源擊穿電壓：(V{(BR)DSS})在(V{GS}=0V)，(I_{D}=250mu A)時為100V，溫度系數為60mV/°C。
- 零柵壓漏極電流：(I{DSS})在(V{GS}=0V)，(V{DS}=80V)，(T{J}=25^{circ}C)時為1.0(mu A)，(T_{J}=125^{circ}C)時為100(mu A)。
- 柵源泄漏電流：(I{GSS})在(V{DS}=0V)，(V_{GS}=20V)時為100nA。
導通特性
- 柵極閾值電壓：(V{GS(TH)})在(V{GS}=V{DS})，(I{D}=239mu A)時為2 - 4V，閾值溫度系數為 - 7.9mV/°C。
- 漏源導通電阻：(R{DS(on)})在(V{GS}=10V)，(I{D}=46A)時為3.8 - 4.3mΩ；在(V{GS}=6V)，(I_{D}=23A)時為5.7 - 7.1mΩ。
- 正向跨導：(g{FS})在(V{DS}=8V)，(I_{D}=46A)時為105S。
- 柵極電阻：(R{G})在(T{A}=25^{circ}C)時為0.97 - 1.6Ω。
電荷與電容特性
| 參數 | 符號 | 測試條件 | 典型值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| 輸入電容 | (C_{iss}) | (V{GS}=0V)，(f = 1MHz)，(V{DS}=50V) | 3100 | pF |
| 輸出電容 | (C_{oss}) | - | 800 | pF |
| 反向傳輸電容 | (C_{rss}) | - | 23 | pF |
| 輸出電荷 | (Q_{oss}) | (V{GS}=0V)，(V{DS}=50V) | 63.4 | nC |
| 總柵極電荷 | (Q_{G(TOT)}) | (V{GS}=6V)，(V{DS}=50V)，(I_{D}=46A) | 25 | nC |
| 總柵極電荷 | (Q_{G(TOT)}) | (V{GS}=10V)，(V{DS}=50V)，(I_{D}=46A) | 40 - 60 | nC |
| 閾值柵極電荷 | (Q_{G(TH)}) | - | 10 | nC |
| 柵源電荷 | (Q_{GS}) | - | 15 | nC |
| 柵漏電荷 | (Q_{GD}) | - | 6.7 - 10 | nC |
| 平臺電壓 | (V_{GP}) | - | 5.0 | V |
開關特性
| 參數 | 符號 | 測試條件 | 典型值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| 導通延遲時間 | (t_{d(ON)}) | (V{GS}=10V)，(V{DS}=50V)，(I{D}=46A)，(R{G}=6Omega) | 21 | ns |
| 上升時間 | (t_{r}) | (V{GS}=10V)，(V{DS}=50V)，(I{D}=46A)，(R{G}=6Omega) | 9.5 | ns |
| 關斷延遲時間 | (t_{d(OFF)}) | (V{GS}=10V)，(V{DS}=50V)，(I{D}=46A)，(R{G}=6Omega) | 34 | ns |
| 下降時間 | (t_{f}) | (V{GS}=10V)，(V{DS}=50V)，(I{D}=46A)，(R{G}=6Omega) | 6.5 | ns |
漏源二極管特性
- 正向二極管電壓：(V{SD})在(V{GS}=0V)，(I{S}=46A)，(T{J}=25^{circ}C)時為0.85V，(T_{J}=125^{circ}C)時為0.73V。
- 反向恢復時間：(t{RR})在(V{GS}=0V)，(dI{S}/dt = 1000A/s)，(I{S}=23A)時為23.1ns；在(V{GS}=0V)，(dI{S}/dt = 100A/s)，(I_{S}=46A)時為52.6ns。
- 反向恢復電荷：(Q{RR})在(V{GS}=0V)，(dI{S}/dt = 1000A/s)，(I{S}=23A)時為196nC；在(V{GS}=0V)，(dI{S}/dt = 100A/s)，(I_{S}=46A)時為66.1nC。
典型特性曲線
文檔中還給出了多個典型特性曲線，包括導通區域特性、傳輸特性、導通電阻與柵源電壓和漏極電流的關系、導通電阻隨溫度的變化、漏源泄漏電流與電壓的關系、電容變化、柵源與總電荷的關系、電阻性開關時間隨柵極電阻的變化、二極管正向電壓與電流的關系、最大額定正向偏置安全工作區、峰值電流與雪崩時間的關系以及熱特性等。這些曲線能夠幫助工程師更好地了解器件在不同條件下的性能表現，從而進行更合理的電路設計。
封裝信息
NTMFS4D2N10MD采用DFN5（SO - 8FL）封裝，文檔提供了詳細的封裝尺寸圖和引腳定義。其引腳排列為：引腳1、2、3為源極，引腳4為柵極，引腳5為漏極。同時，文檔還給出了推薦的焊接 footprint，方便工程師進行 PCB 設計。
總結
安森美NTMFS4D2N10MD N溝道功率MOSFET憑借其低導通損耗、低驅動損耗、軟恢復體二極管和輕載效率提升等出色特性，在眾多應用場景中具有很大的優勢。工程師在設計電路時，可以根據其關鍵參數和典型特性曲線，合理選擇和使用該器件，以實現高效、可靠的電路設計。大家在實際應用中是否遇到過類似MOSFET的選型和使用問題呢？歡迎在評論區分享交流。
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