深入解析 onsemi NVTFS4C13N 功率 MOSFET

在电子设计领域，功率 MOSFET 是至关重要的元件，它在众多应用中发挥着关键作用。今天，我们将深入剖析 onsemi 公司的 NVTFS4C13N 单通道 N 沟道功率 MOSFET，探讨其特性、参数及应用场景。

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一、产品概述

NVTFS4C13N 是 onsemi 推出的一款单通道 N 沟道功率 MOSFET，具有 30V 的耐压能力，最大电流可达 40A，采用 8FL 封装。它专为满足各种应用需求而设计，尤其适用于对效率和性能要求较高的场景。

1.1 产品特性

• 低导通电阻：低 (R_{DS(on)}) 能够有效降低导通损耗，提高功率转换效率。
• 低电容：低电容特性可减少驱动损耗，降低开关过程中的能量损失。
• 优化的栅极电荷：优化的栅极电荷有助于减少开关损耗，提高开关速度。
• 符合环保标准：该器件为无铅、无卤素/BFR 且符合 RoHS 标准，符合环保要求。
• 汽车级应用：产品带有 NVT 前缀，适用于汽车及其他对独特场地和控制变更有要求的应用，并且通过了 AEC - Q101 认证，具备 PPAP 能力。

二、最大额定值

参数	符号	数值	单位
漏源击穿电压	(V_{(BR)DSS})	30	V
栅源电压	(V_{GS})	±20	V
(T_{A}=25^{circ}C) 时的漏极电流	(I_{D})	14	A
(T_{A}=100^{circ}C) 时的漏极电流	(I_{D})	10	A
功率耗散 (R{theta JA})（(T{A}=100^{circ}C)）	-	1.5	W
脉冲漏极电流	(I_{DM})	-	A
工作结温和存储温度范围	-	-175 至 +175	(^{circ}C)
源极电流	(I_{S})	24	A
单脉冲雪崩能量	(E_{AS})	10	mJ

需要注意的是，超过最大额定值可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。

三、电气特性

3.1 关断特性

• 漏源击穿电压 (V_{(BR)DSS})：在 (V{GS}=0V)，(I{D}=250mu A) 时，击穿电压为 30V。
• 漏源击穿电压温度系数 (V{(BR)DSS}/T{J})：为 14.9mV/°C。
• 零栅压漏极电流 (I_{DSS})：在 (V{GS}=0V)，(V{DS}=24V) 时，(T{J}=25^{circ}C) 时为 1.0(mu A)，(T{J}=125^{circ}C) 时为 10(mu A)。
• 栅源泄漏电流 (I_{GSS})：在 (V{DS}=0V)，(V{GS}=±20V) 时，为 ±100nA。

3.2 导通特性

• 栅极阈值电压 (V_{GS(TH)})：在 (V{GS}=V{DS})，(I_{D}=250mu A) 时，范围为 1.3 - 2.1V。
• 负阈值温度系数 (V{GS(TH)}/T{J})：为 4.8mV/°C。
• 漏源导通电阻 (R_{DS(on)})：在 (V{GS}=10V)，(I{D}=30A) 时，范围为 7.5 - 9.4mΩ；在 (V{GS}=4.5V)，(I{D}=12A) 时，范围为 11.2 - 14mΩ。
• 正向跨导 (g_{FS})：在 (V{DS}=1.5V)，(I{D}=15A) 时，为 40S。
• 栅极电阻 (R_{G})：在 (T_{A}=25^{circ}C) 时，为 1.0Ω。

3.3 电荷和电容特性

• 输入电容 (C_{ISS})：为 770pF。
• 输出电容 (C_{OSS})：为 443pF。
• 反向传输电容 (C_{RSS})：为 127pF。
• 电容比 (C{RSS}/C{ISS})：在 (V{GS}=0V)，(V{DS}=15V)，(f = 1MHz) 时，为 0.165。
• 总栅极电荷 (Q_{G(TOT)})：在 (V{GS}=4.5V)，(V{DS}=15V)，(I{D}=30A) 时，为 7.8nC；在 (V{GS}=10V)，(V{DS}=15V)，(I{D}=30A) 时，为 15.2nC。
• 阈值栅极电荷 (Q_{G(TH)})：为 1.4nC。
• 栅源电荷 (Q_{GS})：为 2.9nC。
• 栅漏电荷 (Q_{GD})：为 3.7nC。
• 栅极平台电压 (V_{GP})：为 3.6V。

3.4 开关特性

开关特性与工作结温无关。在 (V{GS}=4.5V)，(V{DS}=15V)，(I{D}=15A)，(R{G}=3.0Ω) 时，开通延迟时间 (t{d(ON)}) 为 9ns，上升时间 (t{r}) 为 35ns，关断延迟时间 (t{d(OFF)}) 为 13ns，下降时间 (t{f}) 为 5ns；在 (V{GS}=10V) 时，开通延迟时间 (t{d(ON)}) 为 6.0ns，上升时间 (t{r}) 为 26ns，关断延迟时间 (t{d(OFF)}) 为 16ns，下降时间 (t_{f}) 为 3.0ns。

3.5 漏源二极管特性

• 正向二极管电压 (V_{SD})：在 (V{GS}=0V)，(I{S}=30A) 时，(T{J}=25^{circ}C) 时范围为 0.82 - 1.1V，(T{J}=125^{circ}C) 时为 0.69V。
• 反向恢复时间 (t_{RR})：为 23.4ns。
• 充电时间 (t_{a})：为 12.1ns。
• 放电时间 (t_{b})：为 11.3ns。
• 反向恢复电荷 (Q_{RR})：为 9.7nC。

四、典型特性曲线

文档中提供了一系列典型特性曲线，直观地展示了该 MOSFET 在不同条件下的性能表现。例如，导通区域特性曲线展示了不同栅源电压下漏极电流与漏源电压的关系；传输特性曲线显示了漏极电流与栅源电压的关系；导通电阻与栅源电压、漏极电流和温度的关系曲线等。这些曲线有助于工程师在设计过程中更好地理解和应用该器件。

五、订购信息

该产品提供多种封装和标记选项，如 NVTFS4C13NTAG、NVTFS4C13NWFTAG 等，均采用 WDFN8 无铅封装，不同型号的包装数量有所不同，有 1500/卷带和 5000/卷带等规格。详细的订购和运输信息可参考数据手册第 5 页。

六、机械尺寸

产品采用 WDFN8 3.3x3.3，0.65P 封装，文档提供了详细的机械尺寸图和尺寸参数，包括长度、宽度、高度等，同时给出了毫米和英寸两种单位的尺寸范围。这些尺寸信息对于 PCB 设计和布局至关重要。

七、应用场景思考

NVTFS4C13N 的低导通电阻、低电容和优化的栅极电荷等特性使其在许多领域都有广泛的应用前景。例如，在电源管理、电机驱动、DC - DC 转换器等应用中，它能够有效提高效率，降低损耗。那么，在实际设计中，你会如何根据这些特性选择合适的应用场景呢？

总之，onsemi 的 NVTFS4C13N 功率 MOSFET 是一款性能优异、特性丰富的器件，对于电子工程师来说，深入了解其特性和参数，能够更好地将其应用到实际设计中，提高产品的性能和可靠性。