深入解析FDMS10C4D2N N-Channel Shielded Gate PowerTrench® MOSFET

在电子工程领域，MOSFET（金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管）是一种极为关键的电子元件，广泛应用于各种电路设计中。今天，我们就来深入探讨一下FDMS10C4D2N这款N - Channel Shielded Gate PowerTrench® MOSFET。

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一、公司背景与产品过渡

Fairchild已成为ON Semiconductor的一部分。在整合过程中，为满足ON Semiconductor的系统要求，部分Fairchild可订购的零件编号需要更改。由于ON Semiconductor的产品管理系统无法处理带有下划线（）的零件命名，Fairchild零件编号中的下划线（）将改为破折号（ - ）。大家可以通过ON Semiconductor网站（www.onsemi.com）核实更新后的设备编号。

二、FDMS10C4D2N MOSFET的基本信息

2.1 产品参数

该MOSFET为100 V、124 A、4.2 mΩ的N - 通道器件。在VGS = 10 V，ID = 44 A时，最大rDS(on)为4.2 mΩ；在VGS = 6 V，ID = 22 A时，最大rDS(on)为14 mΩ。

2.2 产品特性

• 屏蔽栅MOSFET技术：采用先进的PowerTrench®工艺，并结合屏蔽栅技术，优化了导通电阻，同时保持了卓越的开关性能，拥有一流的软体二极管。
• 低Qrr：与其他MOSFET供应商相比，Qrr降低了50%，有效降低了开关噪声和EMI。
• 稳健的封装设计：MSL1稳健封装设计，并且经过100% UIL测试，符合RoHS标准。

三、应用领域

FDMS10C4D2N MOSFET具有广泛的应用场景，包括但不限于以下几个方面：

• 工业电机驱动：为电机提供稳定的功率控制，确保电机的高效运行。
• 工业电源：在工业电源系统中，能够有效调节电流和电压，提高电源的稳定性。
• 工业自动化：满足自动化设备对快速开关和精确控制的需求。
• 电池供电工具：适用于各种电池供电的工具，延长电池使用寿命。
• 电池保护：对电池进行过流、过压等保护，保障电池的安全使用。
• 太阳能逆变器：在太阳能发电系统中，将直流电转换为交流电，提高能源转换效率。
• UPS和能量逆变器：为不间断电源和能量转换提供可靠的支持。
• 能量存储：在能量存储系统中，实现能量的高效存储和释放。
• 负载开关：用于控制电路的通断，实现对负载的灵活控制。

四、产品的各项特性参数

4.1 最大额定值

Symbol	Parameter	Ratings	Units
VDS	漏源电压	100	V
VGS	栅源电压	±20	V
ID（连续）	TC = 25 °C（Note 5）	124	A
ID（连续）	TC = 100 °C（Note 5）	78	A
ID（连续）	TA = 25 °C（Note 1a）	17	A
ID（脉冲）	（Note 4）	510	A
EAS	单脉冲雪崩能量（Note 3）	337	mJ
PD	功率耗散（TC = 25 °C）	125	W
PD	功率耗散（TA = 25 °C）（Note 1a）	2.5	W
TJ, TSTG	工作和存储结温范围	-55 to +150	°C

4.2 热特性

RθJC	结到外壳的热阻	1.0	°C/W
RθJA	结到环境的热阻（Note 1a）	50	°C/W

4.3 电气特性

4.3.1 关断特性

• BVDSS：漏源击穿电压，ID = 250 μA，VGS = 0 V时为100 V。
• ΔBVDSS / ΔTJ：击穿电压温度系数，ID = 250 μA，参考25 °C时为60 mV / °C。
• IDSS：零栅压漏电流，VDS = 80 V，VGS = 0 V时为1 μA。
• IGSS：栅源泄漏电流，VGS = ±20 V，VDS = 0 V时为100 nA。

4.3.2 导通特性

• VGS(th)：栅源阈值电压，VGS = VDS，ID = 250 μA时，范围为2.0 - 4.0 V。
• ΔVGS(th) / ΔTJ：栅源阈值电压温度系数，ID = 250 μA，参考25 °C时为 - 9 mV/°C。
• rDS(on)：静态漏源导通电阻，不同条件下有不同的值，如VGS = 10 V，ID = 44 A时，范围为3.3 - 4.2 mΩ。
• gFS：正向跨导，VDS = 10 V，ID = 44 A时为116 S。

4.3.3 动态特性

• Ciss：输入电容，VDS = 50 V，VGS = 0 V，f = 1 MHz时，范围为2945 - 4500 pF。
• Coss：输出电容，范围为1730 - 2600 pF。
• Crss：反向传输电容，范围为20 - 50 pF。
• Rg：栅极电阻，范围为0.1 - 2.6 Ω。

4.3.4 开关特性

• td(on)：导通延迟时间，VDD = 50 V，ID = 44 A，VGS = 10 V，RGEN = 6 Ω时，范围为17 - 31 ns。
• tr：上升时间，范围为9 - 18 ns。
• td(off)：关断延迟时间，范围为25 - 40 ns。
• tf：下降时间，范围为6 - 12 ns。
• Qg：总栅极电荷，不同条件下有不同的值，如VGS = 0 V to 10 V，VDD = 50 V，ID = 44 A时，范围为42 - 65 nC。
• Qgs：栅源电荷为13 nC。
• Qgd：栅漏“米勒”电荷为9.3 nC。

4.3.5 漏源二极管特性

• VSD：源漏二极管正向电压，不同电流下有不同的值，如VGS = 0 V，IS = 2.1 A（Note 2）时，范围为0.7 - 1.2 V。
• trr：反向恢复时间，不同条件下有不同的值，如IF = 20 A，di/dt = 300 A/μs时，范围为32 - 52 ns。
• Qrr：反向恢复电荷，不同条件下有不同的值，如IF = 20 A，di/dt = 300 A/μs时，范围为57 - 92 nC。

五、典型特性曲线

文档中给出了多个典型特性曲线，包括导通区域特性、归一化导通电阻与漏极电流和栅极电压的关系、归一化导通电阻与结温的关系、导通电阻与栅源电压的关系、传输特性、源漏二极管正向电压与源电流的关系、栅极电荷特性、电容与漏源电压的关系、雪崩电流与时间的关系、最大连续漏极电流与外壳温度的关系、单脉冲最大功耗与脉冲宽度的关系以及结到外壳的瞬态热响应曲线等。这些曲线能够帮助工程师更好地了解该MOSFET在不同条件下的性能表现，从而在实际设计中做出更合理的选择。

六、注意事项

• 由于ON Semiconductor产品管理系统的限制，Fairchild零件编号中的下划线（_）将改为破折号（ - ），使用时需通过网站核实更新后的编号。
• “典型”参数在不同应用中可能会有所变化，实际性能也可能随时间变化，所有工作参数都需要由客户的技术专家针对每个客户应用进行验证。
• ON Semiconductor产品不设计、不打算也未获授权用于生命支持系统、FDA Class 3医疗设备或具有相同或类似分类的外国医疗设备以及打算植入人体的设备。如果买方将产品用于此类非预期或未经授权的应用，买方应承担相关责任。

在实际的电子设计中，我们需要综合考虑FDMS10C4D2N MOSFET的各项特性和参数，结合具体的应用场景，合理选择和使用该器件，以确保电路的性能和稳定性。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。