Onsemi FCP20N60与FCPF20N60 MOSFET技术解析

在电子工程领域，MOSFET作为一种关键的功率半导体器件，广泛应用于各类电源和功率转换电路中。Onsemi推出的FCP20N60和FCPF20N60 N沟道SuperFET MOSFET，凭借其卓越的性能，在市场上占据了一席之地。下面我们就来详细解析这两款MOSFET的特点、参数及应用。

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一、产品概述

FCP20N60和FCPF20N60属于Onsemi第一代高压超结（SJ）MOSFET家族，采用了电荷平衡技术，具备出色的低导通电阻和低栅极电荷性能。这种技术能够有效降低传导损耗，提供卓越的开关性能、dv/dt速率和更高的雪崩能量，非常适合用于PFC、服务器/电信电源、FPD电视电源、ATX电源和工业电源等开关电源应用。

二、产品特性

1. 电压与电流能力

• 耐压方面，在(T{J}=150^{circ}C)时，可承受650V电压；额定电压为600V，最大漏源电压(V{DSS})达到600V。
• 电流方面，连续漏极电流在(T{C}=25^{circ}C)时为20A，在(T{C}=100^{circ}C)时为12.5A，脉冲漏极电流可达60A。不过要注意，漏极电流受最大结温限制。

2. 低导通电阻与低栅极电荷

• 典型导通电阻(R_{DS(on)})为150mΩ，最大为190mΩ（@10V），低导通电阻有助于降低导通损耗，提高电源效率。
• 超低栅极电荷，典型值(Q_{g}=75nC)，这使得MOSFET在开关过程中所需的驱动功率更小，开关速度更快。

3. 低输出电容

典型有效输出电容(C_{oss(eff.)}=165pF)，低输出电容可以减少开关过程中的能量损耗，提高开关效率。

4. 雪崩测试

100%经过雪崩测试，具备较高的雪崩能量，能够承受一定的过压和过流冲击，增强了器件的可靠性。

5. 环保特性

这些器件为无铅产品，符合RoHS标准，满足环保要求。

三、应用领域

• 太阳能逆变器：在太阳能发电系统中，需要高效的功率转换，FCP20N60和FCPF20N60的低损耗和高开关性能能够提高逆变器的效率和可靠性。
• AC - DC电源：适用于各种AC - DC电源模块，为电子设备提供稳定的直流电源。

四、参数详解

1. 最大额定值

参数	FCP20N60	FCPF20N60	单位
漏源电压(V_{DSS})	600	600	V
连续漏极电流（(T{C}=25^{circ}C)）(I{D})	20	20	A
连续漏极电流（(T{C}=100^{circ}C)）(I{D})	12.5	12.5	A
脉冲漏极电流(I_{DM})	60	60	A
栅源电压(V_{GSS})	±30	±30	V
单脉冲雪崩能量(E_{AS})	690	690	mJ
雪崩电流(I_{AR})	20	20	A
重复雪崩能量(E_{AR})	20.8	20.8	mJ
峰值二极管恢复dv/dt(dv/dt)	4.5	4.5	V/ns
功率耗散（(T{C}=25^{circ}C)）(P{D})	208	39	W
功率耗散降额系数	1.67	0.3	W/°C
工作和存储温度范围(T{J}, T{STG})	- 55 to +150	- 55 to +150	°C
最大焊接引脚温度(T_{L})	300	300	°C

2. 电气特性

• 关断特性：如漏源击穿电压(B{VDS})，在不同温度下有不同的值，(T{J}=25^{circ}C)时为600V，(T{J}=150^{circ}C)时为650V；零栅压漏极电流(I{DSS})在不同条件下也有相应规定。
• 导通特性：栅极阈值电压(V{GS(th)})范围为3.0 - 5.0V；静态漏源导通电阻(R{DS(on)})典型值为0.15Ω，最大值为0.19Ω（(V{GS}=10V, I{D}=10A)）；正向跨导(g{Fs})典型值为17S（(V{DS}=40V, I_{D}=10A)）。
• 动态特性：包括输入电容(C{iss})、输出电容(C{oss})、反向传输电容(C{rss})等，以及总栅极电荷(Q{g(tot)})、栅源栅极电荷(Q{gs})、栅漏“米勒”电荷(Q{gd})等。
• 开关特性：如开通延迟时间(t{d(on)})、开通上升时间(t{r})、关断延迟时间(t{d(off)})、关断下降时间(t{f})等。
• 漏源二极管特性：最大连续漏源二极管正向电流(I{S})为20A，最大脉冲漏源二极管正向电流(I{SM})为60A；漏源二极管正向电压(V{SD})典型值为1.4V；反向恢复时间(t{rr})为530ns；反向恢复电荷(Q_{rr})为10.5μC。

五、典型性能曲线

文档中给出了一系列典型性能曲线，包括导通区域特性、传输特性、导通电阻随漏极电流和栅极电压的变化、体二极管正向电压随源极电流和温度的变化、电容特性、栅极电荷特性、击穿电压随温度的变化、导通电阻随温度的变化、最大安全工作区、最大漏极电流随壳温的变化以及瞬态热响应曲线等。这些曲线有助于工程师在实际应用中更好地了解器件的性能，进行合理的设计和选型。

六、封装信息

FCP20N60采用TO - 220封装，FCPF20N60采用TO - 220F封装，均以1000个/管的方式进行包装。同时，文档还给出了两种封装的机械尺寸图和详细的尺寸参数，方便工程师进行PCB布局和散热设计。

七、总结

Onsemi的FCP20N60和FCPF20N60 MOSFET凭借其出色的性能和丰富的特性，为开关电源等应用提供了可靠的解决方案。工程师在设计过程中，可以根据具体的应用需求，结合器件的参数和性能曲线，合理选择和使用这两款MOSFET，以实现高效、稳定的电源设计。大家在实际应用中是否遇到过类似MOSFET的选型和使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。