深入解析 onsemi FQA13N80-F109 N 沟道 MOSFET

深入解析 onsemi FQA13N80-F109 N 沟道 MOSFET

在电子设计领域，MOSFET 作为关键的功率器件，其性能直接影响到整个电路的效率和稳定性。今天，我们就来详细探讨 onsemi 推出的 FQA13N80-F109 N 沟道增强型功率 MOSFET。

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产品概述

FQA13N80-F109 采用 onsemi 专有的平面条纹和 DMOS 技术制造。这种先进的 MOSFET 技术经过精心设计，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) 以及电子灯镇流器等应用场景。

产品特性

• 高耐压大电流：具备 800V 的耐压能力和 12.6A 的连续漏极电流，在 (V{GS}=10V) 时，最大导通电阻 (R{DS(on)}) 为 750mΩ。当 (I_D = 6.3A) 时，能满足多种高电压、大电流的应用需求。
• 低栅极电荷：典型栅极电荷仅为 68nC，这意味着在开关过程中，对栅极进行充放电所需的能量较少，从而可以降低驱动电路的功耗，提高开关速度。
• 低 (C_{rss})：反向传输电容 (C_{rss}) 典型值为 30pF，有助于减少米勒效应的影响，提高开关性能，减少开关损耗。
• 雪崩测试：经过 100% 雪崩测试，保证了器件在雪崩击穿时的可靠性和稳定性，能够承受一定的能量冲击。
• 环保设计：该器件为无铅和无卤产品，符合环保要求。

绝对最大额定值

参数	符号	数值	单位
漏源电压	(V_{DSS})	800	V
连续漏极电流 ((T_C = 25^{circ}C))	(I_D)	12.6	A
连续漏极电流 ((T_C = 100^{circ}C))	(I_D)	8.0	A
脉冲漏极电流 ((L = 13mH)，(I_{AS}=12.6A) 等条件)	(I_{DM})	50.4	A
栅源电压	(V_{GSS})	±30	V
单脉冲雪崩能量 ((L = 13mH) 等条件)	(E_{AS})	1100	mJ
雪崩电流	(I_{AR})	12.6	A
重复雪崩能量 ((L = 13mH) 等条件)	(E_{AR})	30	mJ
峰值二极管恢复 (dv/dt) ((I_{SD} ≤12.6A) 等条件)	(dv/dt)	4.0	V/ns
功率耗散 ((T_C = 25^{circ}C))	(P_D)	300	W
功率耗散降额系数 ((>25^{circ}C))	(P_D)	2.38	W/°C
工作和储存温度范围	(TJ)，(T{STG})	-55 至 +150	°C
焊接时引脚最大温度 (5 秒)	(T_L)	300	°C

需要注意的是，超过这些最大额定值可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。

热特性

参数	符号	数值	单位
结到壳的热阻	(R_{JC})	0.42	°C/W
壳到散热器的热阻	(R_{CS})	0.24	°C/W
结到环境的热阻	(R_{JA})	40	°C/W

热特性对于功率器件的稳定性至关重要，合理的散热设计可以确保器件在正常温度范围内工作，延长其使用寿命。

电气特性

• 截止特性：
  • 漏源击穿电压 (B{V{DSS}})：在 (ID = 250μA)，(V{GS} = 0V) 时为 800V，且击穿电压温度系数为 0.95V/°C（参考 (25^{circ}C)）。
  • 零栅压漏电流 (I{DSS})：在 (V{DS} = 800V)，(V{GS} = 0V) 时最大为 10μA；在 (V{DS} = 640V)，(T_C = 125^{circ}C) 时最大为 100μA。
  • 栅体正向和反向泄漏电流 (I{GSSF}) 和 (I{GSSR})：在 (V{GS} = ±30V)，(V{DS} = 0V) 时最大为 ±100nA。
• 导通特性：
  • 栅极阈值电压 (V{GS(th)})：在 (V{DS} = V_{GS})，(I_D = 250μA) 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 = 6.3A) 时，典型值为 0.58Ω，最大值为 0.75Ω。
  • 正向跨导 (g{FS})：在 (V{DS} = 50V)，(I_D = 6.3A) 时为 13S。
• 动态特性：
  • 输入电容 (C{iss})：在 (V{DS} = 25V)，(V_{GS} = 0V)，(f = 1MHz) 时，范围为 2700 - 3500pF。
  • 输出电容 (C_{oss})：范围为 275 - 360pF。
  • 反向传输电容 (C_{rss})：典型值为 30pF，最大值为 39pF。
• 开关特性：
  • 开启延迟时间 (t{d(on)})：在 (V{DD} = 400V)，(I_D = 12.6A)，(R_G = 25Ω) 时，范围为 60 - 130ns。
  • 开启上升时间 (t_r)：范围为 150 - 310ns。
  • 关断延迟时间 (t_{d(off)})：范围为 155 - 320ns。
  • 关断下降时间 (t_f)：范围为 110 - 230ns。
  • 总栅极电荷 (Qg)：在 (V{DS} = 640V)，(ID = 12.6A)，(V{GS} = 10V) 时，典型值为 68nC，最大值为 88nC。
  • 栅源电荷 (Q_{gs})：典型值为 15nC。
  • 栅漏电荷 (Q_{gd})：典型值为 32nC。
• 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 12.6A。
  • 最大脉冲漏源二极管正向电流 (I_{SM})：为 50.4A。
  • 漏源二极管正向电压 (V{SD})：在 (V{GS} = 0V)，(I_S = 12.6A) 时最大为 1.4V。
  • 反向恢复时间 (t{rr})：在 (V{GS} = 0V)，(I_S = 12.6A)，(dI_F/dt = 100A/μs) 时为 850ns。
  • 反向恢复电荷 (Q_{rr})：为 11.3μC。

典型特性曲线

文档中还给出了一系列典型特性曲线，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、最大漏极电流随壳温的变化以及瞬态热响应曲线等。这些曲线可以帮助工程师更直观地了解器件在不同工作条件下的性能表现，从而进行更合理的电路设计。

封装和订购信息

该器件采用 TO - 3P - 3LD 封装，管装形式，每管 450 个。在实际应用中，需要根据具体的 PCB 布局和散热要求，合理选择封装形式。

总结

onsemi 的 FQA13N80 - F109 N 沟道 MOSFET 凭借其高耐压、大电流、低栅极电荷、低 (C_{rss}) 以及良好的雪崩特性等优点，在开关电源、PFC 电路和电子灯镇流器等领域具有广阔的应用前景。电子工程师在设计相关电路时，可以根据其详细的电气特性和典型特性曲线，结合具体的应用需求，进行合理的选型和设计，同时要注意散热设计和避免超过最大额定值，以确保器件的可靠性和稳定性。大家在实际使用过程中，有没有遇到过类似 MOSFET 的一些特殊问题呢？可以一起交流探讨。