onsemi FDMC7696 N沟道MOSFET的特性与应用分析

引言

在电子设计领域，MOSFET作为一种关键的功率器件，广泛应用于各种电源管理和负载开关电路中。今天我们要深入探讨的是安森美（onsemi）的FDMC7696 N沟道MOSFET，它采用了先进的POWERTRENCH工艺，具有极低的导通电阻，适用于笔记本电脑和便携式电池组等应用。

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产品概述

FDMC7696是一款N沟道MOSFET，采用安森美的先进POWERTRENCH工艺制造。该工艺专门针对降低导通电阻进行了优化，使得这款器件在功率管理和负载开关应用中表现出色。它非常适合用于笔记本电脑和便携式电池组等设备，能够有效提高电源效率和系统性能。

产品特性

低导通电阻

• 在 $V{GS}=10V$，$I{D}=12A$ 时，最大 $r{DS(on)}=11.5mOmega$；在 $V{GS}=4.5V$，$I{D}=10A$ 时，最大 $r{DS(on)}=14.5mOmega$。低导通电阻意味着在导通状态下，器件的功率损耗更小，能够提高电源效率，减少发热。

  高性能技术

  采用高性能技术实现极低的 $r_{DS(on)}$，进一步提升了器件的性能和可靠性。

  环保特性

  该器件符合无铅、无卤和RoHS标准，满足环保要求，有助于电子设备的绿色设计。

应用领域

DC/DC降压转换器

在DC/DC降压转换器中，FDMC7696可以作为开关管使用，通过快速的开关动作实现电压的转换。其低导通电阻能够减少转换过程中的功率损耗，提高转换效率。

笔记本电池电源管理

在笔记本电脑中，电池电源管理是一个关键的环节。FDMC7696可以用于电池的充电和放电控制，确保电池的安全和稳定运行。

笔记本负载开关

作为负载开关，FDMC7696可以快速地接通和断开负载，实现对负载的有效控制。其低导通电阻能够减少负载开关过程中的电压降，提高系统的稳定性。

电气特性

最大额定值

符号	参数	额定值	单位
$V_{DS}$	漏源电压	30	V
$V_{DSt}$	漏源瞬态电压（$t_{Transient}<100ns$）	33	V
$V_{GS}$	栅源电压	±20	V
$I_{D}$	漏极电流（连续，封装限制，$T_{C}=25^{circ}C$）	20	A
$I_{D}$	漏极电流（连续，硅片限制，$T_{C}=25^{circ}C$）	38	A
$I_{D}$	漏极电流（连续，$T_{A}=25^{circ}C$）	12	A
$I_{D}$	脉冲电流	50	A
$E_{AS}$	单脉冲雪崩能量	21	mJ
$P_{D}$	功率耗散（$T_{C}=25^{circ}C$）	25	W
$P_{D}$	功率耗散（$T_{A}=25^{circ}C$）	2.4	W
$T{J},T{STG}$	工作和存储结温范围	-55 至 +150	°C

电气特性参数

符号	参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
$B_{VDS}$	漏源击穿电压	$I{D}=250mu A$，$V{GS}=0V$；$I_{D}=250mu A$，参考 $25^{circ}C$	30	-	-	V
$B_{VDS}$	击穿电压温度系数	$I_{D}=250mu A$，参考 $25^{circ}C$	-	-	14	mV/°C
$I_{DSS}$	零栅压漏极电流	$V{DS}=24V$，$V{GS}=0V$	-	-	1	$mu A$
$I_{DSS}$	零栅压漏极电流	$V{GS}=20V$，$V{DS}=0V$	-	-	100	nA
$I_{GSS}$	栅源正向漏电流	-	-	-	100	nA
$V_{GS(th)}$	栅源阈值电压	$V{GS}=V{DS}$，$I_{D}=250mu A$	1.2	2.0	3.0	V
$V_{GS(th)}$	栅源阈值电压温度系数	$I_{D}=250mu A$，参考 $25^{circ}C$	-	-	-6	mV/°C
$r_{DS(on)}$	静态漏源导通电阻	$V{GS}=10V$，$I{D}=12A$	-	8.5	11.5	mΩ
$r_{DS(on)}$	静态漏源导通电阻	$V{GS}=4.5V$，$I{D}=10A$	-	11.5	14.5	mΩ
$r_{DS(on)}$	静态漏源导通电阻	$V{GS}=10V$，$I{D}=12A$，$T_{J}=125^{circ}C$	-	11.6	15.7	mΩ
$g_{FS}$	正向跨导	$V{DS}=5V$，$I{D}=12A$	-	45	-	S

动态特性

符号	参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
$C_{iss}$	输入电容	-	-	-	-	pF
$C_{oss}$	输出电容	-	-	-	-	pF
$C_{rss}$	反向传输电容	-	-	40	-	pF
$R_{g}$	栅极电阻	-	-	2.0	-	Ω

开关特性

符号	参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
$t_{d(on)}$	导通延迟时间	$V{DD}=15V$，$I{D}=12A$，$V_{GS}=10V$	-	18	-	ns
$t_{r}$	上升时间	-	-	2	-	ns
$t_{d(off)}$	关断延迟时间	-	-	-	-	ns
$t_{f}$	下降时间	-	-	10	-	ns
$Q_{g}$	栅极电荷	-	-	-	-	nC
$Q_{gd}$	栅漏电荷	-	-	-	-	nC

漏源二极管特性

符号	参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
$V_{SD}$	源漏二极管正向电压	-	-	-	-	V
$t_{rr}$	反向恢复时间	-	-	25	-	ns
$Q_{rr}$	反向恢复电荷	-	-	-	-	nC

典型特性曲线

导通区域特性

从图1可以看出，不同栅源电压下，漏极电流随漏源电压的变化情况。随着栅源电压的增加，漏极电流也相应增加。

归一化导通电阻与漏极电流和栅源电压的关系

图2展示了归一化导通电阻与漏极电流和栅源电压的关系。在不同的栅源电压下，导通电阻随漏极电流的变化趋势不同。

归一化导通电阻与结温的关系

图3显示了归一化导通电阻与结温的关系。随着结温的升高，导通电阻也会增加。

导通电阻与栅源电压的关系

图4表明，导通电阻随栅源电压的增加而减小。在实际应用中，可以通过选择合适的栅源电压来降低导通电阻，提高效率。

传输特性

图5展示了不同结温下，漏极电流随栅源电压的变化情况。结温对传输特性有一定的影响。

源漏二极管正向电压与源电流的关系

图6显示了源漏二极管正向电压与源电流的关系。在不同的结温下，正向电压随源电流的变化趋势不同。

栅极电荷特性

图7展示了栅极电荷与栅源电压的关系。栅极电荷的大小影响着MOSFET的开关速度。

电容与漏源电压的关系

图8显示了输入电容、输出电容和反向传输电容随漏源电压的变化情况。电容的变化会影响MOSFET的动态特性。

非钳位电感开关能力

图9展示了不同结温下，雪崩电流随雪崩时间的变化情况。非钳位电感开关能力是衡量MOSFET可靠性的重要指标。

最大连续漏极电流与壳温的关系

图10显示了最大连续漏极电流随壳温的变化情况。随着壳温的升高，最大连续漏极电流会减小。

正向偏置安全工作区

图11展示了正向偏置安全工作区，它表示MOSFET在不同的漏源电压和漏极电流下能够安全工作的范围。

单脉冲最大功率耗散

图12显示了单脉冲最大功率耗散随脉冲宽度的变化情况。在设计电路时，需要根据实际情况选择合适的脉冲宽度，以确保MOSFET的安全工作。

结到环境的瞬态热响应曲线

图13展示了结到环境的瞬态热响应曲线，它反映了MOSFET在不同脉冲持续时间和占空比下的热特性。

封装与订购信息

封装类型

FDMC7696采用WDFN8 3.3x3.3，0.65P封装，这种封装具有较小的尺寸和良好的散热性能。

订购信息

器件	器件标记	封装类型	卷盘尺寸	胶带宽度	包装数量
FDMC7696	FDMC7696	WDFN8 3.3x3.3，0.65P（无铅）	13”	12mm	3000 / 卷带包装

总结

FDMC7696 N沟道MOSFET具有低导通电阻、高性能和环保等优点，适用于多种电源管理和负载开关应用。在设计电子电路时，电子工程师可以根据实际需求选择合适的参数和工作条件，充分发挥FDMC7696的性能优势。同时，需要注意其最大额定值和典型特性曲线，以确保器件的安全和稳定运行。你在实际应用中是否遇到过类似MOSFET的选型和使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。