FDD390N15ALZ N沟道PowerTrench® MOSFET：特性、应用与设计考量

一、前言

在电子工程师的日常设计工作中，MOSFET是不可或缺的关键元件。今天我们要深入探讨的是FDD390N15ALZ这款N沟道PowerTrench® MOSFET，它有着诸多出色的特性和广泛的应用场景，接下来让我们详细了解一下。

文件下载：FDD390N15ALZCN-D.pdf

二、品牌与系统整合说明

飞兆半导体（Fairchild Semiconductor）已被安森美半导体（ON Semiconductor）整合。由于安森美半导体产品管理系统无法处理带有下划线（_）的零件命名，飞兆部分可订购零件编号中的下划线将改为破折号（-）。大家可通过安森美半导体官网（www.onsemi.com）核实更新后的器件编号。若有系统整合相关问题，可发邮件至[e-mail]。

三、FDD390N15ALZ MOSFET特性

3.1 基本参数

FDD390N15ALZ是一款150V、26A、42mΩ的N沟道MOSFET。在特定条件下，其导通电阻表现出色：

• 当 (V{GS}=10V)，(I{D}=26A) 时，(R_{DS(on)} = 33.4mΩ)（典型值）。
• 当 (V{GS}=4.5V)，(I{D}=20A) 时，(R_{DS(on)} = 42.2mΩ)（典型值）。

3.2 其他特性

• 快速开关速度与低栅极电荷：栅极电荷 (Q_{G}=17.6nC)（典型值），这意味着它能够快速响应开关信号，减少开关损耗。
• 高性能沟道技术：可实现极低的 (R_{DS(on)})，有助于降低导通损耗，提高效率。
• 高功率和高电流处理能力：能够承受较大的功率和电流，适用于对功率要求较高的应用场景。
• 符合RoHS标准：满足环保要求，符合现代电子产品的发展趋势。

四、应用领域

4.1 消费型设备

在各类消费电子产品中，如智能手机、平板电脑等的电源管理模块，FDD390N15ALZ可以高效地进行电压转换和功率控制，为设备提供稳定的电源。

4.2 LED电视

在LED电视的电源电路中，它可用于开关电源和背光驱动电路，实现高效的电能转换和亮度调节。

4.3 同步整流

同步整流技术可以提高电源效率，FDD390N15ALZ凭借其低导通电阻和快速开关特性，非常适合用于同步整流电路。

4.4 不间断电源（UPS）

在UPS系统中，它能够在市电中断时快速切换，保证设备的持续供电，并且在正常工作时高效地进行电能转换。

4.5 微型太阳能逆变器

将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电时，FDD390N15ALZ可以实现高效的功率转换，提高太阳能的利用效率。

五、最大额定值与热性能

5.1 最大额定值

符号	参数	FDD390N15ALZ	单位
(V_{DSS})	漏极 - 源极电压	150	V
(V_{GSS})	栅极 - 源极电压	+20	V
(I_{D})	漏极电流（连续，(T_{C}=25^{circ}C)）	26	A
(I_{D})	漏极电流（连续，(T_{C}=100^{circ}C)）	17	A
(I_{DM})	漏极电流（脉冲）	104	A
(E_{AS})	单脉冲雪崩能量	96	mJ
(dv/dt)	二极管恢复 (dv/dt) 峰值	13	V/ns
(P_{D})	功耗（(T_{C}=25^{circ}C)）	63	W
(P_{D})	超过 (25^{circ}C) 时降额	0.5	W/°C
(T{J},T{STG})	工作和存储温度范围	-55至 +150	°C
(T)	用于焊接的最大引脚温度（距离外壳1/8"，持续5秒）	300	°C

5.2 热性能

符号	参数	FDD390N15ALZ	单位
(R_{theta JC})	结至外壳热阻最大值	2.0	°C/W
(R_{theta JA})	结至环境热阻最大值	87	°C/W

在设计电路时，我们需要根据这些参数合理选择散热措施，确保MOSFET在安全的温度范围内工作。

六、电气特性

6.1 关断特性

• 漏极 - 源极击穿电压 (B_{V DSS})：当 (I{D}=250μA)，(V{GS}=0V) 时，为150V。
• 击穿电压温度系数 (Delta B{V DSS} / Delta T{J})：当 (I_{D}=250μA)，参考 (25^{circ}C) 时，为 (0.15V/^{circ}C)。
• 零栅极电压漏极电流 (I_{DSS})：在不同条件下有不同的值，如 (V{DS}=120V)，(V{GS}=0V) 时和 (V{DS}=120V)，(T{C}=125^{circ}C) 时。
• 栅极 - 体漏电流 (I_{GSS})：当 (V{GS}=±20V)，(V{DS}=0V) 时，为 (±10μA)。

6.2 导通特性

• 栅极阈值电压 (V_{GS(th)})：当 (V{GS}=V{DS})，(I_{D}=250A) 时，范围在1.4 - 2.8V。
• 漏极至源极静态导通电阻 (R_{DS(on)})：在不同的 (V{GS}) 和 (I{D}) 条件下有不同的值，如 (V{GS}=10V)，(I{D}=26A) 时，典型值为33.4mΩ；(V{GS}=4.5V)，(I{D}=20A) 时，典型值为42.2mΩ。
• 正向跨导 (g_{fs})：当 (V{DS}=10V)，(I{D}=26A) 时，为50S。

6.3 动态特性

包括输入电容 (C{iss})、输出电容 (C{oss})、反向传输电容 (C{rss})、能源相关输出电容 (C{oss(er)}) 以及不同条件下的栅极电荷总量 (Q_{g(tot)}) 等参数。

6.4 开关特性

导通延迟时间 (t{d(on)})、开通上升时间 (t{r})、关断延迟时间 (t{d(off)}) 和关断下降时间 (t{f}) 等参数，这些参数对于评估MOSFET的开关性能至关重要。

6.5 漏极 - 源极二极管特性

包括漏极 - 源极二极管最大正向连续电流 (I{S})、最大正向脉冲电流 (I{SM})、正向电压 (V{SD})、反向恢复时间 (t{rr}) 和反向恢复电荷 (Q_{rr}) 等。

七、典型性能特征

文档中给出了一系列典型性能特征图，如导通区域特性、传输特性、导通电阻变化与漏极电流和栅极电压关系、体二极管正向电压变化与源电流和温度关系、电容特性、栅极电荷、击穿电压变化与温度、最大安全工作区、最大漏极电流与壳体温度、(E_{oss}) 与漏极至源极电压、非箝位感性开关能力、瞬态热响应曲线等。这些图表可以帮助工程师更直观地了解MOSFET在不同工作条件下的性能表现，从而更好地进行电路设计。

八、封装与订购信息

FDD390N15ALZ采用D - PAK封装，顶标为FDD390N15ALZ，包装方法为卷带，卷尺寸为330mm，带宽为16mm，每卷数量为2500单元。

九、注意事项

9.1 重复额定值

脉冲宽度受限于最大结温，在设计时需要考虑脉冲信号的宽度和频率，避免MOSFET因过热而损坏。

9.2 单脉冲雪崩能量测试条件

测试单脉冲雪崩能量时，(L = 3mH)，(I{AS}=6.75A)，启动 (T{J}=25^{circ}C)。

9.3 (dv/dt) 测试条件

测试二极管恢复 (dv/dt) 峰值时，(I{SD}≤26A)，(di/dt≤200A/μs)，(V{DD}≤B{V DSS})，启动 (T{J}=25^{circ}C)。

9.4 典型特性

部分典型特性本质上独立于工作温度，但在实际应用中，还是需要根据具体情况进行验证。

十、总结

FDD390N15ALZ N沟道PowerTrench® MOSFET凭借其出色的特性和广泛的应用场景，在电子设计领域有着重要的地位。电子工程师在使用这款MOSFET时，需要充分了解其各项参数和性能特征，结合具体的应用需求进行合理设计。同时，要注意系统整合带来的零件编号变化以及相关的注意事项，确保设计的电路稳定可靠。大家在实际设计中是否遇到过类似MOSFET的应用难题呢？欢迎在评论区分享交流。