深入解析FCPF650N80Z N沟道SuperFET® II MOSFET

一、引言

在电子工程领域，功率开关器件的性能对整个系统的效率和稳定性起着关键作用。FCPF650N80Z作为一款N沟道SuperFET® II MOSFET，凭借其出色的性能在AC - DC电源、LED照明等应用中备受关注。本文将对该器件进行详细解析，帮助电子工程师更好地了解和应用它。

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二、产品背景

Fairchild（飞兆半导体）现已成为ON Semiconductor（安森美半导体）的一部分。由于系统要求，部分Fairchild可订购的产品编号需要更改，原编号中的下划线（_）将改为破折号（-），大家可通过安森美半导体官网（www.onsemi.com）核实更新后的器件编号。

三、FCPF650N80Z特性

（一）电气特性

1. 低导通电阻：典型值(R_{DS(on)} = 530 mΩ)，有助于降低导通损耗，提高系统效率。
2. 超低栅极电荷：典型值(Q_{g}=27 nC)，可实现快速开关，减少开关损耗。
3. 低(E_{oss})：典型值2.8 μJ @ 400V，降低了开关过程中的能量损耗。
4. 低有效输出电容：典型值(C_{oss(eff.) }=124 pF)，对开关速度和效率有积极影响。
5. 100%经过雪崩测试：保证了器件在雪崩情况下的可靠性。
6. 符合RoHS标准：满足环保要求。
7. 改进的ESD能力：内部栅源极ESD二极管允许经受超过2 kV HBM冲击压力，增强了器件的抗静电能力。

（二）应用领域

适用于AC - DC电源、LED照明等功率开关应用，如音频、笔记本适配器、照明、ATX电源和工业电源应用。

四、绝对最大额定值

符号	参数	FCPF650N80Z	单位
VDSS	漏极 - 源极电压	800	V
VGSS	栅极 - 源极电压	- AC - DC (f > 1 Hz) ±20 ±30	V
ID	漏极电流 - 连续 ((T{C} = 100°C)) - 连续 ((T{C} = 25°C))	6.3 10	A
IDM	漏极电流 - 脉冲 (注 1)	24*	A
EAS	单脉冲雪崩能量 (注 2)	204	mJ
IAR	雪崩电流 (注 1)	1.6	A
EAR	重复雪崩能量 (注 1)	0.305	mJ
dv/dt	MOSFET dv/dt 二极管恢复 dv/dt 峰值 (注 3)	100 20	V/ns
PD	功耗 ((T_{C} = 25°C))	30.5	W
- 高于 25°C 的功耗系数	-	0.24	W/°C
TJ, TSTG	工作和存储温度范围	- 55 至 +150	°C
TL	用于焊接的最大引脚温度, 距离外壳1/8”，持续5 秒	300	°C

注：* 漏极电流由最高结温的限制，与散热片有关。

五、热性能

符号	参数	FCPF650N80Z	单位
ReJC	结至外壳热阻最大值	4.1	°C/W
ReJA	结至环境热阻最大值	62.5

热性能对于功率器件至关重要，较低的热阻有助于将热量快速散发出去，保证器件在正常温度下工作。

六、封装标识与定购信息

器件编号	顶标	封装	包装方法	卷尺寸	带宽	数量
FCPF650N80Z	FCPF650N80Z	TO - 220F	塑料管	N/A	N/A	50个

工程师在采购时可根据这些信息准确订购所需器件。

七、电气特性详细分析

（一）关断特性

符号	测试条件	最小值	典型值	最大	单位
BV DSS	漏极 - 源极击穿电压 (V{GS} = 0 V)，(I{D} = 1 mA)，(T_{J} = 25°C)	800	-	-	V
∆BV DSS / ∆T J	击穿电压温度系数 (I_{D} = 1 mA) ，参考 25°C 数值	-	0.8	-	V/°C
I DSS	零栅极电压漏极电流 (V{DS} = 800 V)，(V{GS} = 0 V)	-	-	25	μA
(V{DS} = 640 V)，(V{GS} = 0 V)，(T_{C} = 125°C)	-	-	250
I GSS	栅极 - 体漏电流 (V{GS} = ±20 V)，(V{DS} = 0 V)	-	-	±10	μA

（二）导通特性

符号	测试条件	最小值	典型值	最大	单位
VGs(t)	栅极阈值电压 (V{Gs} = V{ps})，(I_{p} = 0.8 mA)	2.5	-	4.5	V
Rps(on)	漏极至源极静态导通电阻 (V{Gs} = 10V)，(I{p} =4A)	-	530	650	mΩ
gFS	正向跨导 (V{ps} = 20 V)，(I{D} =4A)	-	7.8	-	S

（三）动态特性

符号	测试条件	最小值	典型值	最大	单位
Ciss	输入电容 (V{ps} = 100 V)，(V{Gs} =0V)，(f = 1 MHz)	1178	1565	-	pF
Coss	输出电容	36	48	-	pF
Crss	反向传输电容	0.84	-	-	pF
Coss	输出电容 (V{Ds} = 480 V)，(V{Gs} = 0V)，(f = 1 MHz)	18	-	-	pF
Coss (ef.)	有效输出电容 (V{ps} =0V)至480V，(V{Gs} = 0V)	124	-	-	pF
Qg(tot)	10V的栅极电荷总量 (V{ps} = 640 V)，(I{D} = 8 A)，(V_{Gs}=10V) (注4)	27	35	-	nC
Qgs	栅极 - 源极栅极电荷	6	-	-	nC
Qgd	栅极 - 漏极"米勒"电荷	11	-	-	nC
ESR	等效串联电阻 (f = 1 MHz)	1.9	-	-	Ω

（四）开关特性

符号	测试条件	最小值	典型值	最大	单位
t d(on)	导通延迟时间	-	17	44	ns
t r	导通上升时间 (V{DD} = 400 V)，(I{D} = 8 A)，	-	11	32	ns
t d(off)	关断延迟时间 (V{GS} = 10 V)，(R{g} = 4.7 Ω)	-	40	90	ns
t f	关断下降时间	(注 4 )	-	3.4	17	ns

（五）漏极 - 源极二极管特性

符号	测试条件	最小值	典型值	最大	单位
I S	漏极 - 源极二极管最大正向连续电流 漏极 - 源极二极管最大正向脉冲电流	-	-	-	-	10	A
I SM	-	-	-	24	A
V SD	漏极 - 源极二极管正向电压 (V{GS} = 0 V)，(I{SD} = 8 A)	-	1.2	-	V
t rr	反向恢复时间 (V{GS} = 0 V)，(I{SD} = 8 A)，(dI_{F} /dt = 100 A/μs)	-	365	-	ns
Q rr	反向恢复电荷	-	5.9	-	μC

注：1. 重复额定值：脉冲宽度受限于最大结温。2. (I{AS} = 1.6 A)，(R{G} = 25 Ω)，开始于 (T{J}=25°C) 3. (I{SD} ≤ 10 A)，(di/dt ≤ 200 A/μs)，(V{DD} ≤ BVDSS)，开始于 (T{J}=25°C) 4. 典型特性本质上独立于工作温度。

八、典型性能特征

文档中给出了多个典型性能特征图，如导通区域特性、传输特性、导通电阻变化与漏极电流和栅极电压的关系等。这些图直观地展示了器件在不同条件下的性能表现，工程师可以根据这些图表预测器件在实际应用中的性能。例如，通过导通电阻变化与温度的关系图，工程师可以了解到在不同温度下器件的导通电阻变化情况，从而更好地进行热设计。

九、测试电路与波形

文档中还给出了栅极电荷测试电路与波形、阻性开关测试电路与波形、非箝位电感开关测试电路与波形、二极管恢复dv/dt峰值测试电路与波形等。这些测试电路和波形有助于工程师理解器件的工作原理和性能，在实际设计中可以参考这些测试电路进行验证和调试。

十、总结

FCPF650N80Z N沟道SuperFET® II MOSFET以其低导通电阻、超低栅极电荷等优异特性，在功率开关应用中具有很大的优势。电子工程师在设计相关电路时，需要充分考虑器件的绝对最大额定值、热性能、电气特性等参数，结合典型性能特征和测试电路，确保器件在实际应用中能够稳定、高效地工作。大家在使用过程中是否遇到过类似器件的应用难题呢？欢迎在评论区分享交流。