onsemi NVCR8LS040N65S3FA MOSFET深度解析

在电子工程师的日常设计工作中，MOSFET（金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管）是一种极为常见且关键的器件。今天我们就来详细探讨一下 onsemi 推出的 NVCR8LS040N65S3FA 这款 N 沟道、适用于汽车领域的 SUPERFET III、FRFET 型 MOSFET。

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产品特性

电气特性

• 低导通电阻：在 (V{GS}=10V) 时，典型 (R{DS(on)}=33.8mOmega)。低导通电阻意味着在导通状态下，MOSFET 的功率损耗更小，能够有效提高电路的效率。这对于需要处理大电流的应用场景，如电源电路，尤为重要。
• 低栅极电荷：典型 (Q{g(tot)}=153nC)（(V{GS}=10V)）。低栅极电荷可以减少开关过程中的能量损耗，从而提高开关速度，降低开关损耗。
• 高击穿电压：漏源击穿电压 (BV_{DSS}) 最小值为 650V，这使得该 MOSFET 能够承受较高的电压，适用于高压应用场景。

可靠性与合规性

• AEC - Q101 认证：通过了 AEC - Q101 认证，这表明该产品符合汽车级可靠性标准，能够在汽车电子的复杂环境下稳定工作。
• RoHS 合规：符合 RoHS 标准，意味着产品在环保方面达到了要求，减少了对环境的污染。

产品规格

封装与尺寸

• 封装形式：采用 Wafer Sawn on Foil 封装。
• 尺寸信息：
  • 芯片尺寸为 9510x6170（单位未明确，推测为微米），锯切后的芯片尺寸为 9490 + 30x6150 + 30。
  • 源极连接区域为 (8835x 2626.5)x2，栅极连接区域为 406x618。
  • 芯片厚度为 203.2 + 25.4。

材料与工艺

• 电极材料：栅极和源极采用 AlSiCu 材料，漏极采用 Ti - NiV - Ag（芯片背面）。
• 钝化层：采用 SiN 作为钝化层，能够保护芯片表面，提高芯片的稳定性和可靠性。
• 晶圆信息：晶圆直径为 8 英寸，晶圆在 UV 胶带上锯切，不良芯片通过喷墨标记。

存储条件

建议存储温度为 22 至 28°C，相对湿度为 40% 至 66%。在这样的环境下存储，可以保证芯片的性能和可靠性。

电气参数

绝对最大额定值

参数	条件	额定值	单位
漏源电压 (V_{DSS})	-	650	V
栅源电压 (V_{GS})（DC）	-	+30	V
栅源电压 (V_{GS})（AC，f > 1Hz）	-	+30	V
连续漏极电流 (I_D)（(T_c = 25°C)）	-	65	A
连续漏极电流 (I_D)（(T_c = 100°C)）	-	45	A
脉冲漏极电流 (I_{DM})（脉冲）	-	162.5	A
单脉冲雪崩能量 (E_{AS})	-	1009	mJ
重复雪崩能量 (E_{AR})	-	4.46	mJ
MOSFET dv/dt	-	100	V/ns
峰值二极管恢复 dv/dt	-	50	V/ns
功率耗散 (P_D)（(T_c = 25°C)）	-	446	W
工作和存储温度 (TJ)、(T{STG})	-	-55 至 +150	°C

电气特性

• 关断特性：
  • 漏源击穿电压 (BV_{DSS})：在 (ID = 1mA)，(V{GS}=0V) 时，最小值为 650V。
  • 漏源泄漏电流 (I{DSS})：在 (V{DS}=650V)，(V_{GS}=0V)，(TJ = 25°C) 时，最大值为 10μA；在 (V{DS}=520V)，(V_{GS}=0V)，(T_J = 125°C) 时，最大值为 103μA。
  • 栅源泄漏电流 (I{GSS})：在 (V{GS}=±30V) 时，最大值为 ±100nA。
• 导通特性：
  • 栅源阈值电压 (V{GS(th)})：在 (V{GS}=V_{DS})，(I_D = 2.1mA) 时，范围为 3.0 至 5.0V。
  • 漏源导通电阻 (R{DS(on)})：在 (V{GS}=10V)，(I_D = 32.5A) 时，典型值为 33.8mΩ，最大值为 40mΩ。
  • 正向跨导 (g{FS})：在 (V{DS}=20V)，(I_D = 32.5A) 时，典型值为 40S。
• 动态特性：
  • 输入电容 (C{iss})：在 (V{DS}=400V)，(V_{GS}=0V)，(f = 1MHz) 时，为 5875pF。
  • 输出电容 (C_{oss})：为 140pF。
  • 有效输出电容 (C{oss(eff.)})：在 (V{DS}) 从 0V 到 400V，(V_{GS}=0V) 时，为 1333pF。
  • 能量相关输出电容 (C{oss(er.)})：在 (V{DS}) 从 0V 到 400V，(V_{GS}=0V) 时，为 241pF。
  • 总栅极电荷 (Q{g(tot)})：在 (V{GS}=10V)，(V_{DS}=400V)，(I_D = 32.5A) 时，典型值为 153nC。
  • 栅源栅极电荷 (Q_{gs})：为 51nC。
  • 栅漏“米勒”电荷 (Q_{gd})：为 61nC。
  • 等效串联电阻 (ESR)：在 (f = 1MHz) 时，为 1.9Ω。
• 开关特性：
  • 导通延迟时间 (t{d(on)})：在 (V{DD}=400V)，(ID = 32.5A)，(V{GS}=10V)，(R_G = 2.2Ω) 时，为 41ns。
  • 上升时间 (t_r)：为 53ns。
  • 关断延迟时间 (t_{d(off)})：为 96ns。
  • 下降时间 (t_f)：为 28ns。
• 漏源二极管特性：
  • 最大连续漏源二极管正向电流 (I_S)：为 65A。
  • 最大脉冲漏源二极管正向电流 (I_{SM})：为 162.5A。
  • 源漏二极管电压 (V{SD})：在 (V{GS}=0V)，(I_{SD}=32.5A) 时，最大值为 1.3V。
  • 反向恢复时间 (t{rr})：在 (V{GS}=0V)，(I{SD}=32.5A)，(dI{SD}/dt = 100A/μs) 时，为 159ns。
  • 反向恢复电荷 (Q_{rr})：为 840nC。

典型特性曲线

文档中给出了一系列典型特性曲线，包括导通区域特性、转移特性、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、EOSS 随漏源电压的变化、归一化功率耗散随壳温的变化、峰值电流能力、导通电阻随栅极电压的变化、归一化栅极阈值电压随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该 MOSFET 在不同工作条件下的性能表现，从而在设计电路时做出更合理的选择。

总结

onsemi 的 NVCR8LS040N65S3FA MOSFET 具有低导通电阻、低栅极电荷、高击穿电压等优秀特性，并且通过了汽车级认证和 RoHS 合规，适用于汽车电子等对可靠性要求较高的应用场景。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，结合其电气参数和典型特性曲线，合理选择和使用该 MOSFET，以确保电路的性能和可靠性。大家在使用这款 MOSFET 时，有没有遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享交流。