剖析 FDS9934C 互补晶体管：特性、参数与应用考量

在当今的电子设备中，功率场效应晶体管（FET）在电能转换和管理方面发挥着至关重要的作用。今天我们要深入探讨的是 Fairchild Semiconductor（现已并入 ON Semiconductor）的 FDS9934C 互补晶体管，它在低电压和电池供电应用中展现出卓越的性能。

文件下载：FDS9934C-D.pdf

产品概述

FDS9934C 是一款双 N 沟道和 P 沟道增强模式功率场效应晶体管，采用了 Fairchild 先进的 PowerTrench 工艺。这种工艺经过精心调整，能够在最小化导通电阻的同时，保持出色的开关性能，因此非常适合那些需要低在线功率损耗和快速开关的低电压、电池供电应用。

关键特性

电气参数

• Q1（N 沟道）：具有 6.5 A 的连续漏极电流和 20 V 的漏源电压。在不同的栅源电压下，导通电阻表现出色，例如在 (V{GS} = 4.5 V) 时，(R{DS(ON)} = 30 mΩ)；在 (V{GS} = 2.5 V) 时，(R{DS(ON)} = 43 mΩ)。
• Q2（P 沟道）：漏极电流为 -5 A，漏源电压为 -20 V。同样，在不同栅源电压下有不同的导通电阻，如 (V{GS} = -4.5 V) 时，(R{DS(ON)} = 55 mΩ)；(V{GS} = -2.5 V) 时，(R{DS(ON)} = 90 mΩ)。

绝对最大额定值

参数	Q1	Q2	单位
漏源电压 (V_{DSS})	20	-20	V
栅源电压 (V_{GSS})	±10	±12	V
连续漏极电流 (I_{D})	6.5	-5	A
脉冲漏极电流	20	-30	A
双路工作功率耗散 (P_{D})	2		W
单路工作功率耗散	1.6（注 1a） 1（注 1b） 0.9（注 1c）		W
工作和存储结温范围 (T{J}, T{STG})	-55 至 +150		°C

热特性

• 结到环境的热阻 (R_{θJA})（注 1a）为 78 °C/W。
• 结到外壳的热阻 (R_{θJC})（注 1）为 40 °C/W。

电气特性详解

关断特性

• 漏源击穿电压 (BV_{DSS})：Q1 为 20 V，Q2 为 -20 V。
• 击穿电压温度系数 (Delta BV{DSS}/Delta T{J})：Q1 为 14 mV/°C，Q2 为 -14 mV/°C。
• 零栅压漏极电流 (I_{DSS})：Q1 最大为 1 μA，Q2 最大为 -1 μA。
• 栅体泄漏电流 (I_{GSS})：Q1 和 Q2 最大为 ±100 nA。
• 栅阈值电压温度系数 (Delta V{GS(th)}/Delta T{J})：Q1 为 -0.9 mV/°C 至 -0.6 mV/°C，Q2 为 -3 mV/°C 至 -1.2 mV/°C。

导通特性

• 静态漏源导通电阻 (R_{DS(on)})：在不同的栅源电压和漏极电流条件下，Q1 和 Q2 有不同的导通电阻值，具体数值可参考文档中的表格。
• 导通状态漏极电流 (I_{D(on)})：Q1 为 15 A，Q2 为 -16 A。
• 正向跨导 (g_{FS})：Q1 为 22 S，Q2 为 14 S。

动态特性

• 输入电容 (C_{iss})：Q1 为 650 pF，Q2 为 955 pF。
• 输出电容 (C_{oss})：Q1 为 150 pF，Q2 为 215 pF。
• 反向传输电容 (C_{rss})：Q1 为 85 pF，Q2 为 115 pF。
• 栅电阻 (R_{G})：Q1 为 1.4 Ω，Q2 为 4.9 Ω。

开关特性

• 导通延迟时间 (t_{d(on)})：Q1 为 8 ns 至 16 ns，Q2 为 16 ns 至 29 ns。
• 导通上升时间 (t_{r})：Q1 和 Q2 均为 9 ns 至 17 ns。
• 关断延迟时间 (t_{d(off)})：Q1 为 15 ns 至 26 ns，Q2 为 25 ns 至 41 ns。
• 关断下降时间 (t_{f})：Q1 为 4 ns 至 9 ns，Q2 为 9 ns 至 19 ns。
• 总栅电荷 (Q_{g})：Q1 为 6.2 nC 至 9 nC，Q2 为 8.7 nC 至 12 nC。
• 栅源电荷 (Q_{gs})：Q1 为 1.2 nC，Q2 为 2.1 nC。
• 栅漏电荷 (Q_{gd})：Q1 为 1.7 nC，Q2 为 2.1 nC。

漏源二极管特性和最大额定值

• 最大连续漏源二极管正向电流 (I_{S})：Q1 为 1.3 A，Q2 为 -1.3 A。
• 漏源二极管正向电压 (V_{SD})：Q1 为 0.73 V 至 1.2 V，Q2 为 -0.8 V 至 -1.2 V。
• 二极管反向恢复时间 (t_{rr})：Q1 为 15 ns 至 20 ns。
• 二极管反向恢复电荷 (Q_{rr})：Q1 为 5 nC 至 7 nC。

典型特性曲线

文档中提供了丰富的典型特性曲线，包括导通区域特性、导通电阻随漏极电流和栅源电压的变化、导通电阻随温度的变化、栅电荷特性、电容特性、最大安全工作区和单脉冲最大功率耗散等。这些曲线对于工程师在设计过程中评估晶体管的性能和可靠性非常有帮助。

应用注意事项

命名变更

由于 Fairchild 并入 ON Semiconductor，部分 Fairchild 可订购的零件编号需要更改以符合 ON Semiconductor 的系统要求。Fairchild 零件编号中的下划线 (_) 将改为短横线 (-)，使用时需在 ON Semiconductor 网站上验证更新后的设备编号。

安全使用

ON Semiconductor 产品不设计、不打算也未获授权用于生命支持系统、FDA 3 类医疗设备或类似分类的医疗设备，以及用于人体植入的设备。如果购买或使用这些产品用于未授权的应用，买方需承担相应的责任。

参数验证

“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。因此，所有工作参数，包括“典型”参数，都必须由客户的技术专家针对每个客户应用进行验证。

总结

FDS9934C 互补晶体管凭借其出色的性能和先进的工艺，为低电压和电池供电应用提供了可靠的解决方案。在设计过程中，工程师需要充分考虑其电气参数、热特性和开关特性，同时注意命名变更和安全使用等问题。通过合理的设计和验证，能够充分发挥 FDS9934C 的优势，提高电子设备的性能和可靠性。

你在实际设计中是否使用过类似的互补晶体管？遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。