深入解析 onsemi NVD5C688NL 单通道 N 沟道功率 MOSFET

在电子设计领域，功率 MOSFET 是至关重要的元件，广泛应用于各种电源管理、电机驱动等电路中。今天我们来详细探讨 onsemi 的 NVD5C688NL 单通道 N 沟道功率 MOSFET，看看它有哪些特性和优势，以及在实际应用中需要注意的地方。

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一、产品特性

低导通损耗

NVD5C688NL 具有低 (R{DS(on)}) 特性，在 (V{GS}=10V) 时，(R{DS(on)}) 典型值为 27.4 mΩ；在 (V{GS}=4.5V) 时，(R{DS(on)}) 为 40 mΩ。低 (R{DS(on)}) 能够有效降低导通损耗，提高电路的效率，这对于需要长时间工作的电源电路尤为重要。

低驱动损耗

该 MOSFET 还具备低 (Q{G}) 和电容特性。例如，在 (V{DS}=48V)，(I{D}=10A)，(V{GS}=4.5V) 时，总栅极电荷 (Q{G(TOT)}) 为 3.4 nC；(V{GS}=10V) 时，(Q{G(TOT)}) 为 7.0 nC。低 (Q{G}) 和电容能够减少驱动损耗，降低对驱动电路的要求，提高整个系统的性能。

汽车级认证

NVD5C688NL 通过了 AEC - Q101 认证，并且具备 PPAP 能力，这意味着它可以满足汽车电子等对可靠性要求极高的应用场景。同时，该器件是无铅、无卤素/BFR 且符合 RoHS 标准的，符合环保要求。

二、最大额定值

电压和电流额定值

• 漏源电压 (V_{DSS})：最大为 60 V，这决定了该 MOSFET 能够承受的最大电压，在设计电路时需要确保实际工作电压不超过此值。
• 栅源电压 (V_{GS})：范围为 ±16 V，超出这个范围可能会对 MOSFET 的栅极造成损坏。
• 连续漏极电流：在 (T{C}=25^{circ}C) 稳态时为 17 A；在 (T{A}=25^{circ}C) 时为 7.0 A。需要注意的是，电流值会随着温度的升高而减小，例如在 (T{C}=100^{circ}C) 时，连续漏极电流为 12 A；在 (T{A}=100^{circ}C) 时为 5.0 A。
• 脉冲漏极电流 (I_{DM})：在 (T{A}=25^{circ}C)，脉冲宽度 (t{p}=10mu s) 时为 77 A，这表明该 MOSFET 在短时间内能够承受较大的电流冲击。

功率和温度额定值

• 功率耗散：在 (T{C}=25^{circ}C) 时为 18 W；在 (T{C}=100^{circ}C) 时为 9.0 W；在 (T{A}=25^{circ}C) 时为 2.9 W；在 (T{A}=100^{circ}C) 时为 1.45 W。功率耗散与温度密切相关，在设计散热系统时需要考虑这些参数。
• 工作结温和存储温度范围：为 - 55°C 至 175°C，这使得该 MOSFET 能够适应较宽的温度环境。

其他额定值

• 源极电流（体二极管） (I_{S})：最大为 20 A，这是体二极管能够承受的最大电流。
• 单脉冲漏源雪崩能量 (E_{AS})：在 (T = 25^{circ}C)，(I_{L(pk)} = 1A) 时为 48 mJ，这反映了 MOSFET 在雪崩情况下的能量承受能力。
• 焊接用引脚温度 (T_{L})：在距离管壳 1/8" 处，10 s 内最大为 260°C，在焊接时需要注意控制温度，避免损坏器件。

三、电气特性

关断特性

• 漏源击穿电压 (V_{(BR)DSS})：在 (V{GS}=0V)，(I{D}=250mu A) 时为 60 V，这是 MOSFET 关断时能够承受的最大电压。其温度系数 (V{(BR)DSS}/T{J}) 为 27 mV/°C，意味着随着温度的升高，击穿电压会有所增加。
• 零栅压漏极电流 (I_{DSS})：在 (V{GS}=0V)，(V{DS}=60V) 时，(T{J}=25^{circ}C) 时为 10 nA；(T{J}=125^{circ}C) 时为 250 nA，该电流会随着温度的升高而增大。
• 栅源泄漏电流 (I_{GSS})：在 (V{DS}=0V)，(V{GS}=20V) 时给出了相应的值，它反映了栅极的泄漏情况。

导通特性

• 栅极阈值电压：在 (V{GS}=V{DS})，(I_{D}=15mu A) 时，典型值为 2.1 V，其负阈值温度系数为 4.4 mV/°C，这意味着随着温度的升高，阈值电压会降低。
• 导通电阻 (R_{DS(on)})：前面已经提到，在不同的 (V{GS}) 和 (I{D}) 条件下有不同的值，它是衡量 MOSFET 导通性能的重要参数。

电荷、电容和栅极电阻特性

• 输入电容 (C_{iss})：在 (V{GS}=0V)，(f = 1.0MHz)，(V{DS}=25V) 时为 400 pF。
• 输出电容 (C_{oss})：为 170 pF。
• 反向传输电容 (C_{rss})：为 12 pF。
• 总栅极电荷 (Q{G(TOT)})、阈值栅极电荷 (Q{G(TH)})、栅源电荷 (Q{GS}) 和栅漏电荷 (Q{GD})：在不同的测试条件下有相应的值，这些参数对于分析 MOSFET 的开关特性非常重要。
• 平台电压 (V_{GP})：为 2.9 V，它是 MOSFET 开关过程中的一个重要参数。

开关特性

• 导通延迟时间 (t_{d(on)})：在 (V{GS}=4.5V)，(V{DS}=48V)，(I{D}=10A)，(R{G}=2.5Omega) 时为 8 ns。
• 上升时间 (t_{r})：为 42 ns。
• 关断延迟时间 (t_{d(off)})：为 11 ns。
• 下降时间 (t_{f})：为 24 ns。开关特性独立于工作结温，这在设计开关电路时是一个重要的考虑因素。

漏源二极管特性

• 正向二极管电压 (V_{SD})：在 (V{GS}=0V)，(I{S}=10A) 时，(T = 25^{circ}C) 时为 0.9 - 1.2 V；(T = 125^{circ}C) 时为 0.8 V。
• 反向恢复时间 (t_{rr})：在 (V{GS}=0V)，(dI{S}/dt = 100A/mu s)，(I_{S}=10A) 时为 17 ns，以及相关的电荷时间、放电时间和反向恢复电荷等参数，这些对于分析二极管的开关性能很关键。

四、典型特性曲线

文档中给出了多个典型特性曲线，如导通区域特性、传输特性、导通电阻与栅源电压关系、导通电阻与漏极电流和栅极电压关系、导通电阻随温度变化、漏源泄漏电流与电压关系、电容变化、栅源与总电荷关系、电阻性开关时间随栅极电阻变化、二极管正向电压与电流关系、最大额定正向偏置安全工作区、(I_{PEAK}) 与雪崩时间关系以及热响应曲线等。这些曲线能够帮助工程师更好地理解 MOSFET 在不同条件下的性能，从而进行合理的电路设计。

五、订购信息

NVD5C688NL 采用 DPAK（无铅）封装，每盘 2500 个，以卷带包装。关于卷带规格的详细信息，可以参考 Tape and Reel Packaging Specifications Brochure, BRD8011/D。

六、机械尺寸和标记

文档提供了 DPAK3 封装的详细机械尺寸，包括各个维度的最小、标称和最大值。同时，还给出了通用标记图和不同引脚样式的说明，方便工程师进行 PCB 设计和器件安装。

七、总结与思考

NVD5C688NL 单通道 N 沟道功率 MOSFET 具有低导通损耗、低驱动损耗等优点，并且通过了汽车级认证，适用于多种应用场景。在使用时，工程师需要根据实际需求，结合器件的最大额定值、电气特性和典型特性曲线等参数进行合理设计。例如，在设计电源电路时，需要考虑 MOSFET 的功率耗散和散热问题；在设计开关电路时，需要关注开关特性和电容等参数。同时，要注意避免超过器件的最大额定值，以免损坏器件。大家在实际应用中是否遇到过类似 MOSFET 的使用问题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享交流。

希望这篇文章能帮助电子工程师们更好地了解和使用 onsemi 的 NVD5C688NL 功率 MOSFET。