深入剖析FDB86102LZ N-Channel PowerTrench® MOSFET

在电子工程领域，MOSFET（金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管）是一种至关重要的器件，广泛应用于各种电路设计中。今天，我们就来深入了解一下FDB86102LZ N-Channel PowerTrench® MOSFET，看看它有哪些独特的特性和应用场景。

文件下载：FDB86102LZ-D.pdf

一、背景介绍

Fairchild Semiconductor的FDB86102LZ如今已成为ON Semiconductor的一部分。由于系统集成的原因，部分Fairchild可订购的零件编号需要更改，原编号中的下划线（_）将改为破折号（-），大家可以到ON Semiconductor的官网www.onsemi.com查询更新后的器件编号。

二、器件特性

2.1 基本特性

FDB86102LZ是一款100V、30A、24mΩ的N沟道PowerTrench® MOSFET。它采用了Fairchild Semiconductor先进的PowerTrench®工艺，专门用于最小化导通电阻和开关损耗。同时，增加了G - S齐纳二极管以提高ESD电压水平。

2.2 具体参数特性

• 导通电阻：在不同的栅源电压和漏极电流条件下，导通电阻有所不同。当$V{GS}=10V$，$I{D}=8.3A$时，最大$r{DS(on)} = 24mΩ$；当$V{GS}=4.5V$，$I{D}=6.8A$时，最大$r{DS(on)} = 35mΩ$。
• ESD保护：HBM ESD保护水平典型值 > 6 kV。
• 开关特性：与竞争的沟槽技术相比，具有非常低的Qg和Qgd，开关速度快，并且经过100% UIL测试。
• 环保特性：符合RoHS标准。

三、应用场景

该MOSFET适用于多种应用场景，主要包括：

• DC - DC转换：在直流到直流的电源转换电路中，能够高效地实现电压转换。
• 逆变器：可用于将直流电转换为交流电的逆变器电路。
• 同步整流：在电源电路中提高整流效率。

四、最大额定值与热特性

4.1 最大额定值

参数	符号	额定值	单位
漏源电压	$V_{DS}$	100	V
栅源电压	$V_{GS}$	±20	V
连续漏极电流（封装限制，$T_{C}=25^{circ}C$）	$I_{D}$	30	A
连续漏极电流（硅片限制，$T_{C}=25^{circ}C$）	$I_{D}$	40	A
连续漏极电流（$T_{A}=25^{circ}C$）	$I_{D}$	8.3	A
脉冲漏极电流	$I_{D}$	50	A
单脉冲雪崩能量	$E_{AS}$	121	mJ
功率耗散（$T_{A}=25^{circ}C$）	$P_{D}$	3.1	W
功率耗散（$T_{A}=25^{circ}C$）	$P_{D}$	2	W
工作和存储结温范围	$T{J},T{STG}$	-55 to +150	$^{circ}C$

4.2 热特性

参数	符号	数值	单位
结到外壳热阻	$R_{θJC}$	1.9	$^{circ}C/W$
结到环境热阻（$T_{A}=25^{circ}C$）	$R_{θJA}$	40	$^{circ}C/W$

五、电气特性

5.1 关断特性

• 漏源击穿电压：$BV{DSS}$，当$I{D}=250μA$，$V_{GS}=0V$时，最小值为100V。
• 击穿电压温度系数：$Delta BV{DSS}/Delta T{J}$，当$I_{D}=250μA$，参考温度为25°C时，典型值为69mV/°C。
• 零栅压漏极电流：$I{DSS}$，当$V{DS}=80V$，$V_{GS}=0V$时，最大值为1μA。
• 栅源泄漏电流：$I{GSS}$，当$V{GS}=±20V$，$V_{DS}=0V$时，最大值为±10μA。

5.2 导通特性

• 栅源阈值电压：$V{GS(th)}$，当$V{GS}=V{DS}$，$I{D}=250μA$时，最小值为1.0V，典型值为1.5V，最大值为3.0V。
• 栅源阈值电压温度系数：$Delta V{GS(th)}/Delta T{J}$，当$I_{D}=250μA$，参考温度为25°C时，典型值为 - 6mV/°C。
• 静态漏源导通电阻：$r{DS(on)}$，在不同条件下有不同的值，例如$V{GS}=10V$，$I_{D}=8.3A$时，典型值为18mΩ，最大值为24mΩ。
• 正向跨导：$g{FS}$，当$V{DS}=5V$，$I_{D}=8.3A$时，典型值为29S。

5.3 动态特性

• 输入电容：$C{iss}$，当$V{DS}=50V$，$V_{GS}=0V$，$f = 1MHz$时，最小值为959pF，典型值为1275pF。
• 输出电容：$C_{oss}$，典型值在181 - 240pF之间。
• 反向传输电容：$C_{rss}$，典型值在9 - 13pF之间。
• 栅极电阻：$R_{g}$，典型值为0.4Ω。

5.4 开关特性

• 导通延迟时间：$t{d(on)}$，在$V{DD}=50V$，$I{D}=8.3A$，$V{GS}=10V$，$R_{GEN}=6Ω$条件下，典型值为6.6ns，最大值为13ns。
• 上升时间：$t_{r}$，典型值为2.1ns，最大值为10ns。
• 关断延迟时间：$t_{d(off)}$，典型值为18.2ns，最大值为33ns。
• 下降时间：$t_{f}$，典型值为2.3ns，最大值为10ns。
• 总栅极电荷：$Q_{g(TOT)}$，在不同的栅源电压变化范围下有不同的值。

5.5 漏源二极管特性

• 源漏二极管正向电压：$V_{SD}$，在不同的源极电流条件下有不同的值。
• 反向恢复时间：$t{rr}$，当$I{F}=8.3A$，$di/dt = 100A/μs$时，典型值为42ns，最大值为67ns。
• 反向恢复电荷：$Q_{rr}$，典型值为40nC，最大值为64nC。

六、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、归一化导通电阻与结温的关系、转移特性、源漏二极管正向电压与源极电流的关系等。这些曲线能够帮助工程师更直观地了解器件在不同条件下的性能表现。

七、其他注意事项

7.1 产品状态定义

不同的数据表标识对应不同的产品状态，如“Advance Information”表示产品处于设计阶段，规格可能随时更改；“Preliminary”表示首次生产，后续可能会补充数据；“No Identification Needed”表示全面生产，但公司仍有权更改设计；“Obsolete”表示产品已停产，数据表仅供参考。

7.2 防伪政策

Fairchild Semiconductor采取了强有力的措施来防止假冒零件的扩散，建议客户直接从Fairchild或其授权经销商处购买产品，以确保产品的质量和可追溯性。

7.3 生命支持政策

ON Semiconductor的产品未经授权不得用于生命支持系统、FDA Class 3医疗设备或类似的人体植入设备。如果客户将产品用于未经授权的应用，需承担相应的责任。

在实际的电路设计中，工程师需要根据具体的应用需求，仔细评估FDB86102LZ MOSFET的各项参数，确保其能够满足设计要求。大家在使用过程中有没有遇到过一些特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。