探索 ON Semiconductor FQB5N90 N - Channel QFET® MOSFET

在电子工程师的日常工作中，选择合适的 MOSFET 对于电路设计的成功至关重要。今天，我们就来深入了解一下 ON Semiconductor 的 FQB5N90 N - Channel QFET® MOSFET，看看它有哪些特性和优势，以及在实际应用中如何发挥作用。

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一、产品概述

FQB5N90 是一款 N - Channel 增强模式功率 MOSFET，采用了 ON Semiconductor 专有的平面条纹和 DMOS 技术。这种先进的 MOSFET 技术经过特别设计，旨在降低导通电阻，提供卓越的开关性能和高雪崩能量强度。该器件适用于开关模式电源、有源功率因数校正（PFC）和电子灯镇流器等应用。

二、关键参数与特性

（一）基本参数

• 电压与电流：具有 900V 的耐压能力，连续漏极电流在 (T{C}=25^{circ}C) 时为 5.4A，在 (T{C}=100^{circ}C) 时为 3.42A，脉冲漏极电流可达 21.6A。
• 导通电阻：在 (V{GS}=10V)，(I{D}=2.7A) 时，静态漏源导通电阻 (R_{DS(on)}) 最大为 2.3Ω。

（二）特性亮点

1. 低栅极电荷：典型值为 31nC，这有助于减少开关损耗，提高开关速度。
2. 低反向传输电容 (C_{rss})：典型值为 13pF，可降低米勒效应，改善开关性能。
3. 100% 雪崩测试：保证了器件在雪崩情况下的可靠性，能够承受高能量冲击。
4. RoHS 合规：符合环保要求，满足现代电子产品的绿色设计需求。

三、绝对最大额定值

绝对最大额定值规定了器件在正常工作时所能承受的最大参数范围，以下是一些重要的额定值：	符号	参数	FQB5N90 TM	单位
(V_{DSS})	漏源电压	900	V
(I_{D})	连续漏极电流（(T_{C}=25^{circ}C)）	5.4	A
(I_{D})	连续漏极电流（(T_{C}=100^{circ}C)）	3.42	A
(I_{DM})	脉冲漏极电流	21.6	A
(V_{GSS})	栅源电压	± 30	V
(E_{AS})	单脉冲雪崩能量	660	mJ
(I_{AR})	雪崩电流	5.4	A
(E_{AR})	重复雪崩能量	15.8	mJ
(dv/dt)	峰值二极管恢复 (dv/dt)	4.0	V/ns
(P_{D})	功率耗散（(T_{A}=25^{circ}C)）	3.13	W
(P_{D})	功率耗散（(T_{C}=25^{circ}C)）	158	W
	25°C 以上降额	1.27	W/°C
(T{J}, 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（距外壳 1/8"，5 秒）	300	°C

工程师在设计电路时，必须确保器件的工作参数在这些绝对最大额定值范围内，以避免器件损坏。

四、电气特性

（一）关断特性

• 漏源击穿电压 (B_{V DSS})：在 (V{GS}=0V)，(I{D}=250mu A) 时为 900V。
• 击穿电压温度系数：在 (I_{D}=250mu A)，参考 (25^{circ}C) 时为 1.0V/°C。
• 零栅压漏极电流 (I_{DSS})：在不同条件下有不同的值，如 (V{DS}=900V)，(V{GS}=0V) 时为 10μA；(V{DS}=720V)，(T{C}=125^{circ}C) 时为 100μA。

（二）导通特性

• 栅极阈值电压 (V_{GS(th)})：在 (V{DS}=V{GS})，(I_{D}=250mu A) 时，范围为 3.0 - 5.0V。
• 静态漏源导通电阻 (R_{DS(on)})：在 (V{GS}=10V)，(I{D}=2.7A) 时，范围为 1.8 - 2.3Ω。
• 正向跨导 (g_{fs})：在 (V{DS}=50V)，(I{D}=2.7A) 时为 5.6S。

（三）动态特性

• 输入电容 (C_{iss})：在 (V{DS}=25V)，(V{GS}=0V) 时，范围为 1200 - 1550pF。
• 输出电容 (C_{oss})：在 (f = 1.0MHz) 时，范围为 110 - 145pF。
• 反向传输电容 (C_{rss})：范围为 13 - 17pF。

（四）开关特性

• 开启延迟时间 (t_{d(on)})：在 (V{DD}=450V)，(I{D}=5.4A)，(R_{G}=25Omega) 时，范围为 28 - 65ns。
• 开启上升时间 (t_{r})：范围为 65 - 140ns。
• 关断延迟时间 (t_{d(off)})：范围为 65 - 140ns。
• 关断下降时间 (t_{f})：范围为 50 - 110ns。
• 总栅极电荷 (Q_{g})：在 (V{DS}=720V)，(I{D}=5.4A)，(V_{GS}=10V) 时，范围为 31 - 40nC。
• 栅源电荷 (Q_{gs})：为 7.2nC。
• 栅漏电荷 (Q_{gd})：为 15nC。

（五）漏源二极管特性和最大额定值

• 最大连续漏源二极管正向电流 (I_{S})：为 5.4A。
• 最大脉冲漏源二极管正向电流 (I_{SM})：为 21.6A。
• 漏源二极管正向电压 (V_{SD})：在 (V{GS}=0V)，(I{S}=5.4A) 时为 1.4V。
• 反向恢复时间 (t_{rr})：在 (V{GS}=0V)，(I{S}=5.4A)，(dI_{F}/dt = 100A/mu s) 时为 610ns。
• 反向恢复电荷 (Q_{rr})：为 5.26μC。

五、典型特性曲线

文档中提供了多个典型特性曲线，这些曲线直观地展示了器件在不同条件下的性能表现，例如：

• 导通区域特性曲线：展示了漏极电流 (I{D}) 与漏源电压 (V{DS}) 的关系，不同的栅源电压 (V_{GS}) 会影响曲线的形状。
• 传输特性曲线：体现了漏极电流 (I{D}) 与栅源电压 (V{GS}) 的关系，在不同温度下曲线有所不同。
• 导通电阻变化曲线：显示了导通电阻 (R{DS(on)}) 随漏极电流 (I{D}) 和栅源电压 (V_{GS}) 的变化情况。

这些曲线对于工程师在设计电路时进行参数选择和性能评估非常有帮助。

六、封装与订购信息

FQB5N90 采用 (D^{2}-PAK) 封装，包装方式为带盘包装，盘径 330mm，带宽 24mm，每盘数量为 800 个。

七、测试电路与波形

文档中还给出了多种测试电路和波形，如栅极电荷测试电路、电阻性开关测试电路、非钳位电感开关测试电路和峰值二极管恢复 (dv/dt) 测试电路等。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，在实际应用中进行调试和优化。

八、总结与思考

FQB5N90 N - Channel QFET® MOSFET 凭借其先进的技术和优异的性能，在开关模式电源、PFC 和电子灯镇流器等应用中具有很大的优势。然而，在实际设计中，工程师还需要根据具体的应用需求，综合考虑器件的各项参数和特性，确保电路的稳定性和可靠性。例如，在高温环境下，器件的性能可能会发生变化，如何通过散热设计来保证器件在合适的温度范围内工作，是一个需要深入思考的问题。大家在使用这款器件时，有没有遇到过什么挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和想法。