Onsemi FCA20N60F MOSFET：高性能开关电源的理想之选

在电子工程师的日常工作中，MOSFET 是不可或缺的关键元件，尤其是在开关电源应用领域。今天，我们就来深入了解一下 Onsemi 的 FCA20N60F MOSFET，看看它有哪些独特的性能和优势。

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一、产品概述

FCA20N60F 是 Onsemi 推出的一款 N 沟道 SUPERFET MOSFET，属于该公司第一代高压超结（SJ）MOSFET 家族。它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，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。因此，这款 MOSFET 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 电源以及工业电源等开关电源应用。此外，其优化的体二极管反向恢复性能可以减少额外的组件，提高系统的可靠性。

二、产品特性

1. 高耐压与低电阻

• 该 MOSFET 的漏源击穿电压（BVDSS）在 (T{J}=25^{circ}C) 时为 600V，在 (T{J}=150^{circ}C) 时可达 650V，能够承受较高的电压。
• 典型的导通电阻 (R{DS(on)}) 为 150mΩ，最大为 190mΩ（在 (V{GS}=10V)，(I_{D}=10A) 条件下），低导通电阻有助于降低功率损耗，提高电源效率。

2. 快速恢复时间

其体二极管的反向恢复时间 (T_{rr}) 典型值为 160ns，能够快速完成反向恢复过程，减少开关损耗，提高开关频率。

3. 超低栅极电荷

典型的总栅极电荷 (Qg) 为 75nC，低栅极电荷意味着在开关过程中所需的驱动能量较小，能够降低驱动电路的功耗，提高开关速度。

4. 低有效输出电容

典型的有效输出电容 (C_{oss(eff.)}) 为 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。

5. 其他特性

该 MOSFET 经过 100% 雪崩测试，符合 RoHS 标准，具有良好的可靠性和环保性能。

三、应用领域

1. 显示设备电源

适用于 LCD / LED / PDP 电视的电源，能够为显示设备提供稳定、高效的电源供应。

2. 太阳能逆变器

在太阳能逆变器中，FCA20N60F 可以实现高效的功率转换，提高太阳能发电系统的效率。

3. AC - DC 电源供应

广泛应用于各种 AC - DC 电源供应器中，为电子设备提供稳定的直流电源。

四、电气参数

1. 极限参数

参数	条件	数值	单位
重复雪崩能量（EAS）	注 1	20.8	mJ
峰值二极管恢复 dv/dt	注 3	50	V/ns
功率损耗（PD）	(T_{C}=25^{circ}C)	208	W
25°C 以上降额系数		1.67	W/°C
工作和存储温度范围（(T{J})，(T{STG})）		- 55 至 + 150	°C
焊接时最大引脚温度（距外壳 1/8”，5 秒）		300	°C

2. 静态特性

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
栅极阈值电压（(V_{GS(th)})）	(V{DS}=V{GS})，(I_{D}=250mu A)	3.0	-	5.0	V
静态漏源导通电阻（(R_{DS(on)})）	(V{GS}=10V)，(I{D}=10A)	-	0.15	0.19	Ω
正向跨导（(g_{FS})）	(V{DS}=40V)，(I{D}=10A)	-	17	-	S

3. 动态特性

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电容（(C_{iss})）	(V{DS}=25V)，(V{GS}=0V)，(f = 1.0MHz)	-	2370	3080	pF
输出电容（(C_{oss})）	(V{DS}=25V)，(V{GS}=0V)，(f = 1.0MHz)	-	1280	1665	pF
反向传输电容（(C_{rss})）	(V{DS}=25V)，(V{GS}=0V)，(f = 1.0MHz)	-	95	-	pF
输出电容（(C_{oss})）	(V{DS}=480V)，(V{GS}=0V)，(f = 1.0MHz)	-	65	85	pF
有效输出电容（(C_{oss(eff.)})）	(V{DS}=0) 至 400V，(V{GS}=0V)	-	165	-	pF

4. 开关特性

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
导通延迟时间（(t_{d(on)})）	(V{DD}=300V)，(I{D}=20A)，(R_{G}=25Ω)（注 4）	-	62	135	ns
导通上升时间（(t_{r})）	(V{DD}=300V)，(I{D}=20A)，(R_{G}=25Ω)（注 4）	-	140	290	ns
关断延迟时间（(t_{d(off)})）	(V{DD}=300V)，(I{D}=20A)，(R_{G}=25Ω)（注 4）	-	230	470	ns
关断下降时间（(t_{f})）	(V{DD}=300V)，(I{D}=20A)，(R_{G}=25Ω)（注 4）	-	65	140	ns
总栅极电荷（(Q_{g})）	(V{DS}=480V)，(I{D}=20A)，(V_{GS}=10V)（注 4）	75	-	98	nC
栅源电荷（(Q_{gs})）	(V{DS}=480V)，(I{D}=20A)，(V_{GS}=10V)（注 4）	-	13.5	18	nC
栅漏电荷（(Q_{gd})）	(V{DS}=480V)，(I{D}=20A)，(V_{GS}=10V)（注 4）	-	36	-	nC

5. 漏源二极管特性

参数	条件	数值	单位
最大连续漏源二极管正向电流（(I_{S})）		20	A
最大脉冲漏源二极管正向电流（(I_{SM})）		60	A
漏源二极管正向电压（(V_{SD})）	(V{GS}=0V)，(I{S}=20A)	1.4	V
反向恢复时间（(t_{rr})）	(V{GS}=0V)，(I{S}=20A)，(dI_{F}/dt = 100A/mu s)	160	ns
反向恢复电荷（(Q_{rr})）		1.1	(mu C)

五、典型性能特性

文档中提供了多个典型性能特性曲线，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、最大漏极电流随管壳温度的变化以及瞬态热响应曲线等。这些曲线能够帮助工程师更好地了解 MOSFET 在不同工作条件下的性能表现，从而进行合理的电路设计。

六、封装与订购信息

FCA20N60F 采用 TO - 3P - 3LD（无铅）封装，每管装 450 个。这种封装具有良好的散热性能，能够保证 MOSFET 在工作过程中有效地散热，提高其可靠性和稳定性。

七、总结

Onsemi 的 FCA20N60F MOSFET 凭借其出色的性能和特性，在开关电源应用领域具有很大的优势。它的高耐压、低电阻、快速恢复时间、超低栅极电荷和低有效输出电容等特点，能够满足各种开关电源的设计需求。同时，其优化的体二极管反向恢复性能和经过 100% 雪崩测试的可靠性，也为系统的稳定性和可靠性提供了保障。作为电子工程师，在设计开关电源电路时，不妨考虑一下 FCA20N60F MOSFET，相信它会给你的设计带来意想不到的效果。大家在实际应用中有没有遇到过类似 MOSFET 的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。