onsemi NVTFS4C13N MOSFET：高效性能与可靠设计的完美结合

在电子设计领域，MOSFET（金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管）是一种至关重要的元件，广泛应用于各种电源管理、开关电路等场景。今天，我们就来深入了解一下 onsemi 公司推出的 NVTFS4C13N 单 N 沟道 MOSFET。

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1. 产品概述

NVTFS4C13N 是 onsemi 公司的一款高性能单 N 沟道 MOSFET，具有 30V 的耐压能力，导通电阻低至 9.4mΩ，连续漏极电流最大可达 40A。该产品有 NVTFS4C13NWF 等型号，其引脚具有可焊侧翼（Wettable Flanks），以 NVT 为前缀的产品适用于汽车及其他有独特生产场地和控制变更要求的应用，并且通过了 AEC - Q101 认证，具备生产件批准程序（PPAP）能力。同时，该器件无铅、无卤素、无溴化阻燃剂（BFR），符合 RoHS 标准。

2. 产品特性

2.1 低损耗设计

• 低导通电阻：低 (R_{DS(on)}) 特性能够有效降低导通损耗，提高电路的效率。例如在电源管理电路中，较低的导通电阻可以减少能量在 MOSFET 上的损耗，从而提升整个系统的能效。
• 低电容：低电容特性可以降低驱动损耗，减少在开关过程中对驱动电路的能量需求，使得驱动电路更加高效。
• 优化的栅极电荷：优化的栅极电荷设计有助于降低开关损耗，提高开关速度，使 MOSFET 在高频开关应用中表现出色。

2.2 宽温度范围

该 MOSFET 的工作结温和存储温度范围为 - 55°C 至 + 175°C，能够适应各种恶劣的工作环境，确保在不同温度条件下都能稳定工作。

3. 最大额定值

3.1 电压和电流额定值

• 漏源电压（(V_{DSS})）：最大为 30V，这决定了该 MOSFET 在电路中能够承受的最大漏源电压。
• 栅源电压（(V_{GS})）：范围为 ±20V，在使用时需要确保栅源电压在这个范围内，以避免损坏器件。
• 连续漏极电流（(I_{D})）：在不同的环境温度下有不同的额定值。例如，在 (T{A}=25°C) 时，连续漏极电流 (I{D}) 为 14A；在 (T{A}=100°C) 时，降为 10A。而在 (T{C}=25°C) 时，连续漏极电流可达 40A；在 (T_{C}=100°C) 时，为 28A。这里需要注意的是，整个应用环境会影响热阻，进而影响电流额定值。
• 脉冲漏极电流（(I_{DM})）：在 (T{A}=25°C)，脉冲宽度 (t{p}=10mu s) 时，脉冲漏极电流 (I_{DM}) 可达 152A。

3.2 功率和温度额定值

• 功率耗散（(P_{D})）：同样与温度有关。在 (T{A}=25°C) 时，功率耗散 (P{D}) 为 3.0W；在 (T{A}=100°C) 时，降为 1.5W。在 (T{C}=25°C) 时，功率耗散 (P{D}) 为 26W；在 (T{C}=100°C) 时，为 13W。
• 工作结温和存储温度（(T{J})，(T{stg})）：范围为 - 55°C 至 + 175°C，确保了产品在不同环境下的可靠性。

4. 电气特性

4.1 关断特性

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

4.2 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 1.3V 至 2.1V，其负阈值温度系数为 4.8mV/°C，即随着温度升高，阈值电压会降低。
• 漏源导通电阻（(R_{DS(on)})）：在 (V{GS}=10V)，(I{D}=30A) 时，为 7.5 至 9.4mΩ；在 (V{GS}=4.5V)，(I{D}=12A) 时，为 11.2 至 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°C) 时，为 1.0Ω。

4.3 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。

4.4 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，导通延迟时间 (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，导通延迟时间 (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。

4.5 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°C) 时为 0.82 至 1.1V，(T{J}=125°C) 时为 0.69V。
• 反向恢复时间（(t_{RR})）：为 23.4ns，其中电荷时间 (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。

5. 订购信息

该产品有多种型号可供选择，如 NVTFS4C13NTAG、NVTFS4C13NWFTAG 等，封装均为 WDFN8（Pb - Free），不同型号的包装数量有所不同，有 1500 个/卷带和 5000 个/卷带等规格。

6. 机械尺寸和封装

产品采用 WDFN8 3.3x3.3，0.65P 封装（CASE 511AB），文档中详细给出了各尺寸的毫米和英寸规格，包括高度、引脚尺寸、封装外形尺寸等，在进行 PCB 设计时需要严格按照这些尺寸进行布局。

7. 思考与应用

在实际应用中，我们需要根据具体的电路需求来选择合适的 MOSFET。NVTFS4C13N 的低损耗特性使其在电源管理、开关电源等领域具有很大的优势。但在使用过程中，我们也需要注意其最大额定值，特别是温度对电流和功率的影响。例如，在高温环境下使用时，需要考虑散热措施，以确保 MOSFET 能够稳定工作。同时，对于开关特性的理解也有助于优化电路的开关速度和效率。大家在实际设计中，是否遇到过类似 MOSFET 选型和应用的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。

总的来说，onsemi 的 NVTFS4C13N MOSFET 以其优秀的性能和可靠的设计，为电子工程师提供了一个很好的选择，能够满足多种应用场景的需求。