Onsemi FCPF7N60与FCP7N60 MOSFET深度解析

作为电子工程师，在设计开关电源等电路时，MOSFET的选择至关重要。今天我们就来深入了解一下Onsemi的FCPF7N60与FCP7N60这两款N沟道SUPERFET MOSFET。

文件下载：FCPF7N60-D.pdf

一、产品概述

SUPERFET MOSFET是Onsemi第一代高压超结（SJ）MOSFET家族产品，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。该技术旨在最大程度减少传导损耗，提供卓越的开关性能、dv/dt速率和更高的雪崩能量。因此，它非常适合用于功率因数校正（PFC）、服务器/电信电源、平板电视电源、ATX电源和工业电源等开关电源应用。

二、产品特性

电气特性

• 耐压与电流：在$T_{J}=150^{circ}C$时，耐压可达650V；连续漏极电流$I_D$在$T_C = 25^{circ}C$时为7A ，$TC = 100^{circ}C$时为4.4A，脉冲漏极电流$I{DM}$可达21A。
• 导通电阻：典型导通电阻$R_{DS(on)} = 530 mOmega$，能有效降低导通损耗。
• 栅极电荷：超低栅极电荷，典型值$Q_{g}=23 nC$，有助于降低驱动损耗，提高开关速度。
• 输出电容：低有效输出电容，典型值$C_{oss(eff.) }=60 pF$ ，可减少开关过程中的能量损耗。

可靠性

• 雪崩测试：经过100%雪崩测试，能在雪崩状态下保持稳定，提高了产品的可靠性。
• 环保标准：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

• 显示设备：适用于LCD/LED/PDP电视等，为其电源部分提供高效稳定的开关控制。
• 太阳能逆变器：在太阳能逆变器中，能够实现高效的功率转换，提高能源利用效率。
• AC - DC电源：可用于各种AC - DC电源，确保电源的稳定输出。

四、封装与标识

封装形式

FCPF7N60采用TO - 220 - 3 FullPak封装，FCP7N60采用TO - 220 - 3封装，均为1000单位/管的包装形式。

标识说明

以FCP(F)7N60为例，具体标识含义如下：	标识	含义
FCP(F)7N60	具体器件代码
A	组装地点
YWW	日期代码（年和周）
ZZ	组装批次

五、性能参数

最大额定值

参数	FCP7N60	FCPF7N60	单位
$V_{DSS}$（漏源电压）	600	-	V
$I_D$（连续漏极电流）	7（$T_C = 25^{circ}C$） 4.4（$T_C = 100^{circ}C$）	7（$T_C = 25^{circ}C$） 4.4（$T_C = 100^{circ}C$）	A
$I_{DM}$（脉冲漏极电流）	21	21*	A
$V_{GSS}$（栅源电压）	±30	-	V
$E_{AS}$（单脉冲雪崩能量）	230	-	mJ
$I_{AR}$（雪崩电流）	7	-	A
$E_{AR}$（重复雪崩能量）	8.3	-	mJ
$dv/dt$（峰值二极管恢复dv/dt）	4.5	-	V/ns
$P_D$（功率耗散）	83 - 25°C以上降额0.67	- - 25°C以上降额0.25	W W/°C
$TJ$、$T{STG}$（工作和存储温度范围）	-55 至 +150	-	°C
$T_L$（焊接时最大引脚温度）	300	-	°C

电气特性

截止特性

• 漏源击穿电压$B_{VDS}$：$V_{GS}=0 V$，$I_D = 250 mu A$，$T_J = 25^{circ}C$时为600V；$T_J = 150^{circ}C$时为650V。
• 击穿电压温度系数$ABV_{DSS}/AT_J$：$I_D = 250 mu A$，参考$25^{circ}C$时为0.6 V/°C。
• 零栅压漏极电流$I_{loss}$：$V{DS}=600 V$，$V{GS}=0 V$时最大为1$mu A$；$V_{DS}=480 V$，$T_C = 125^{circ}C$时最大为10$mu A$。
• 栅体泄漏电流$I{GSSF}$、$I{GSSR}$：分别在$V{GS}=30 V$和$V{GS}=-30 V$，$V_{DS}=0 V$时，最大为±100 nA。

导通特性

• 栅极阈值电压$V_{GS(th)}$：$V{DS}=V{GS}$，$I_D = 250 mu A$时，范围为3.0 - 5.0 V。
• 静态漏源导通电阻$R_{DS(on)}$：$V_{GS}=10 V$，$I_D = 3.5 A$时，典型值为0.53$Omega$，最大值为0.6$Omega$。
• 正向跨导$g_{FS}$：$V_{DS}=40 V$，$I_D = 3.5A$时，典型值为6 S。

动态特性

• 输入电容$C_{iss}$：$V{DS}=25 V$，$V{GS}=0 V$，$f = 1 MHz$时，典型值为710 pF，最大值为920 pF。
• 输出电容$C_{oss}$：不同条件下有不同值，如$V{DS}=25 V$时，典型值为380 pF，最大值为500 pF；$V{DS}=480 V$时，典型值为22 pF，最大值为29 pF。
• 反向传输电容$C_{rss}$：典型值为34 pF。
• 有效输出电容$C_{oss(eff.)}$：$V{DS}=0 V$至400 V，$V{GS}=0 V$时，典型值为60 pF。

开关特性

• 导通延迟时间$t_{d(on)}$：$V_{DD}=300 V$，$ID = 7 A$，$V{GS}=10 V$，$R_g = 25Omega$时，范围为35 - 80 ns。
• 导通上升时间$t_r$：范围为55 - 120 ns。
• 关断延迟时间$t_{d(off)}$：范围为75 - 160 ns。
• 关断下降时间$t_f$：范围为32 - 75 ns。
• 总栅极电荷$Q_g$：$V_{DS}=480 V$，$ID = 7 A$，$V{GS}=10 V$时，范围为23 - 30 nC。
• 栅源电荷$Q_{gs}$：范围为4.2 - 5.5 nC。
• 栅漏电荷$Q_{gd}$：典型值为11.5 nC。

漏源二极管特性

• 最大连续漏源二极管正向电流$I_S$：为7 A。
• 最大脉冲漏源二极管正向电流$I_{SM}$：为21 A。
• 漏源二极管正向电压$V_{SD}$：$V_{GS}=0V$，$I_S = 7A$时为1.4 V。
• 反向恢复时间$t_{rr}$：$V_{GS}=0V$，$I_S = 7 A$，$di/dt = 100 A/mu s$时为360 ns。
• 反向恢复电荷$Q_{rr}$：为4.5$mu C$。

六、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。这些曲线能帮助工程师更好地了解器件在不同条件下的性能表现，从而进行合理的电路设计。

七、机械尺寸

文档还提供了TO - 220 Fullpack, 3 - Lead / TO - 220F - 3SG和TO - 220 - 3LD两种封装的机械尺寸图及详细尺寸参数，方便工程师进行PCB布局和散热设计。

在实际设计中，工程师们需要根据具体的应用需求，综合考虑这些参数和特性，合理选择和使用FCPF7N60与FCP7N60 MOSFET。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。