深入解析FDMS7694 N - Channel PowerTrench® MOSFET

一、引言

在电子工程师的日常设计工作中，MOSFET是不可或缺的重要元件。今天我们要详细探讨的是ON Semiconductor（现更名为onsemi）推出的FDMS7694 N - Channel PowerTrench® MOSFET，它在DC/DC转换器等应用中有着出色的表现。

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二、产品概述

（一）基本信息

FDMS7694是一款30V、9.5mΩ的N - Channel MOSFET。它专为提高DC/DC转换器的整体效率和减少开关节点振铃而设计，无论是使用同步还是传统开关PWM控制器，都能展现出良好的性能。

（二）产品特性

1. 低导通电阻：在(V{GS}=10V)，(I{D}=13.2A)时，最大(r{DS(on)} = 9.5mΩ)；在(V{GS}=4.5V)，(I{D}=10.5A)时，最大(r{DS(on)} = 14.5mΩ)。这种低导通电阻特性有助于降低功耗，提高效率。
2. 先进的封装与硅技术结合：采用先进的封装和硅组合技术，实现了低(r_{DS(on)})和高效率。
3. 下一代增强型体二极管技术：经过精心设计，具有软恢复特性，能够减少开关过程中的损耗和电磁干扰。
4. MSL1稳健封装设计：这种封装设计具有较高的可靠性，能够适应不同的工作环境。
5. 100% UIL测试：经过100%的单脉冲雪崩能量（UIL）测试，保证了产品的质量和可靠性。
6. RoHS合规：符合RoHS标准，环保无污染。

三、产品参数

（一）最大额定值

参数	符号	额定值	单位
漏源电压	(V_{DS})	30	V
栅源电压	(V_{GS})	±20	V
连续漏极电流（封装限制，(T_{C}=25^{circ}C)）	(I_{D})	20	A
连续漏极电流（硅限制，(T_{C}=25^{circ}C)）	(I_{D})	44	A
连续漏极电流（(T_{A}=25^{circ}C)）	(I_{D})	13.2	A
脉冲漏极电流	(I_{D})	50	A
单脉冲雪崩能量	(E_{AS})	21	mJ
功率耗散（(T_{C}=25^{circ}C)）	(P_{D})	27	W
功率耗散（(T_{A}=25^{circ}C)）	(P_{D})	2.5	W
工作和存储结温范围	(T{J},T{STG})	- 55 to +150	°C

（二）热特性

参数	符号	数值	单位
结到外壳热阻	(R_{θJC})	4.5	°C/W
结到环境热阻	(R_{θJA})	（注1a）50	°C/W

（三）电气特性

1. 关断特性
   • 漏源击穿电压(BV{DSS})：在(I{D}=250μA)，(V_{GS}=0V)时为30V。
   • 击穿电压温度系数(Delta BV{DSS}/Delta T{J})：为16mV/°C。
   • 零栅压漏极电流(I{DSS})：在(V{DS}=24V)，(V_{GS}=0V)时为1μA。
   • 栅源泄漏电流(I{GSS})：在(V{GS}=20V)，(V_{DS}=0V)时为100nA。
2. 导通特性
   • 栅源阈值电压(V_{GS(th)})：范围在1.0 - 3.0V之间。
   • 栅源阈值电压温度系数(Delta V{GS(th)}/Delta T{J})：为 - 6mV/°C。
   • 静态漏源导通电阻(r{DS(on)})：在不同的(V{GS})和(I{D})条件下有不同的值，例如在(V{GS}=10V)，(I_{D}=13.2A)时，范围为7.6 - 9.5mΩ。
   • 正向跨导(g{FS})：在(V{DS}=5V)，(I_{D}=13.2A)时为55S。
3. 动态特性
   • 输入电容(C{iss})：在(V{DS}=15V)，(V_{GS}=0V)，(f = 1MHz)时，范围为1060 - 1410pF。
   • 输出电容(C_{oss})：范围为353 - 470pF。
   • 反向传输电容(C_{rss})：范围为36 - 55pF。
   • 栅极电阻(R_{g})：范围为0.8 - 1.6Ω。
4. 开关特性
   • 导通延迟时间(t{d(on)})：在(V{DD}=15V)，(I{D}=13.2A)，(V{GS}=10V)，(R_{GEN}=6Ω)时，范围为8.4 - 17ns。
   • 上升时间(t_{r})：范围为2 - 10ns。
   • 关断延迟时间(t_{d(off)})：范围为18 - 33ns。
   • 下降时间(t_{f})：范围为1.6 - 10ns。
   • 总栅极电荷(Q{g})：在不同的(V{GS})和(V{DD})、(I{D})条件下有不同的值。
   • 栅源电荷(Q_{gs})：为3.3nC。
   • 栅漏“米勒”电荷(Q_{gd})：为2.0nC。
5. 漏源二极管特性
   • 源漏二极管正向电压(V{SD})：在不同的(I{S})条件下有不同的值，例如在(V{GS}=0V)，(I{S}=2.1A)时，范围为0.76 - 1.1V。
   • 反向恢复时间(t{rr})：在不同的(I{F})和(di/dt)条件下有不同的值。
   • 反向恢复电荷(Q{rr})：在不同的(I{F})和(di/dt)条件下有不同的值。

四、典型特性曲线

文档中给出了多个典型特性曲线，这些曲线有助于工程师更直观地了解FDMS7694在不同条件下的性能。

1. 导通区域特性曲线：展示了不同(V{GS})下，漏极电流(I{D})与漏源电压(V_{DS})的关系。
2. 归一化导通电阻与漏极电流和栅极电压的关系曲线：可以看出导通电阻随漏极电流和栅极电压的变化情况。
3. 归一化导通电阻与结温的关系曲线：了解导通电阻随结温的变化趋势。
4. 导通电阻与栅源电压的关系曲线：明确栅源电压对导通电阻的影响。
5. 传输特性曲线：体现了漏极电流与栅源电压的关系。
6. 源漏二极管正向电压与源电流的关系曲线：有助于分析二极管的正向特性。
7. 栅极电荷特性曲线：展示了栅极电荷与栅源电压的关系。
8. 电容与漏源电压的关系曲线：了解电容随漏源电压的变化情况。
9. 非钳位电感开关能力曲线：评估MOSFET在非钳位电感开关时的性能。
10. 最大连续漏极电流与外壳温度的关系曲线：确定在不同外壳温度下的最大连续漏极电流。
11. 正向偏置安全工作区曲线：明确MOSFET在正向偏置时的安全工作范围。
12. 单脉冲最大功率耗散曲线：可用于计算单脉冲情况下的最大功率耗散。
13. 结到环境瞬态热响应曲线：分析结到环境的热响应特性。

五、应用领域

FDMS7694适用于多种应用场景，包括：

1. 笔记本电脑IMVP Vcore开关：为笔记本电脑的核心电压提供高效的开关转换。
2. 台式机和服务器VRM Vcore开关：满足台式机和服务器对电源转换的需求。
3. OringFET/负载开关：用于实现负载的开关控制。
4. DC - DC转换：在各种DC - DC转换电路中发挥作用。

六、总结

FDMS7694 N - Channel PowerTrench® MOSFET以其低导通电阻、先进的封装和硅技术、良好的开关特性等优点，在DC/DC转换器等应用中具有很大的优势。电子工程师在设计相关电路时，可以根据其详细的参数和典型特性曲线，合理选择和使用该MOSFET，以实现高效、可靠的电路设计。同时，在使用过程中，要注意其最大额定值和相关注意事项，确保产品的正常运行。大家在实际应用中是否遇到过类似MOSFET的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。