FDS5672 N-Channel PowerTrench® MOSFET 详细解析

在电子设计领域，MOSFET作为关键的半导体器件，广泛应用于各类电路中。今天我们就来深入了解一下 FDS5672 N-Channel PowerTrench® MOSFET，看看它有哪些特性和应用场景。

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一、公司背景与产品编号变更

Fairchild Semiconductor 已被 ON Semiconductor 收购。由于系统要求，部分 Fairchild 可订购的产品编号需要变更，原编号中的下划线 (_) 将改为破折号 (-)。如需最新的订购信息，可访问 ON Semiconductor 的官网：www.onsemi.com。若对系统集成有疑问，可发邮件至 [e-mail]。

二、FDS5672 MOSFET 概述

2.1 产品特点

• 低导通电阻：在 VGS = 10V、ID = 12A 时，rDS(ON) = 10mΩ；VGS = 6V、ID = 10A 时，rDS(ON) = 14mΩ。采用高性能沟槽技术，实现极低的导通电阻。
• 低栅极电荷：有助于降低开关损耗，提高开关速度。
• 高功率和电流处理能力：能够承受较大的功率和电流，适用于高功率应用。

2.2 应用场景

主要应用于 DC/DC 转换器，可有效提高其整体效率，无论是采用同步还是传统开关 PWM 控制器的 DC/DC 转换器都适用。

三、电气特性

3.1 最大额定值

参数	符号	额定值	单位
漏源电压	VDSS	60	V
栅源电压	VGS	±20	V
漏极电流（连续，TC = 25°C，VGS = 10V，RθJA = 50°C/W）	ID	12	A
漏极电流（连续，TC = 25°C，VGS = 6V，RθJA = 50°C/W）	ID	10	A
脉冲电流	ID（Pulsed）	4	A
单脉冲雪崩能量	EAS	245	mJ
功率耗散	PD	2.5	W
25°C 以上降额	-	20	mW/°C
工作和存储温度	TJ, TSTG	-55 至 150	°C

3.2 热特性

• 结到外壳热阻：RθJC = 25°C/W
• 10 秒时结到环境热阻：RθJA = 50°C/W
• 1000 秒时结到环境热阻：RθJA = 85°C/W

3.3 电气参数

3.3.1 关断特性

• 漏源击穿电压：BVDSS（ID = 250µA，VGS = 0V）为 60V。
• 零栅压漏极电流：IDSS（VDS = 50V，VGS = 0V，TC = 150°C）最大为 250µA。
• 栅源泄漏电流：IGSS（VGS = ±20V）最大为 ±100nA。

3.3.2 导通特性

• 栅源阈值电压：VGS(TH)（VGS = VDS，ID = 250µA）范围为 2 - 4V。
• 漏源导通电阻：不同条件下有不同值，如 ID = 12A、VGS = 10V 时，典型值为 0.0088Ω，最大值为 0.010Ω。

3.3.3 动态特性

• 输入电容：CISS（VDS = 25V，VGS = 0V，f = 1MHz）典型值为 2200pF。
• 输出电容：COSS 典型值为 410pF。
• 反向传输电容：CRSS 典型值为 130pF。
• 栅极电阻：RG（VGS = 0.5V，f = 1MHz）典型值为 1.4Ω。
• 总栅极电荷：Qg(TOT)（VGS = 0V 到 10V，VDD = 30V，ID = 12A，Ig = 1.0mA）范围为 34 - 45nC。

3.3.4 电阻性开关特性（VGS = 10V）

• 导通时间：tON 最大为 50ns。
• 导通延迟时间：td(ON) 典型值为 13ns。
• 上升时间：tr 典型值为 20ns。
• 关断延迟时间：td(OFF) 典型值为 35ns。
• 下降时间：tf 典型值为 14ns。
• 关断时间：tOFF 最大为 64ns。

3.3.5 漏源二极管特性

• 源漏二极管电压：ISD = 12A 时，最大为 1.25V；ISD = 6A 时，最大为 1.0V。
• 反向恢复时间：trr（ISD = 12A，dISD/dt = 100A/µs）最大为 39ns。
• 反向恢复电荷：QRR（ISD = 12A，dISD/dt = 100A/µs）最大为 40nC。

四、典型特性曲线

文档中给出了多个典型特性曲线，包括功率耗散与环境温度的关系、最大连续漏极电流与环境温度的关系、归一化瞬态热阻抗与脉冲持续时间的关系等。这些曲线能帮助工程师更好地了解器件在不同条件下的性能表现。例如，通过功率耗散与环境温度的曲线，工程师可以预估在不同环境温度下器件的功率损耗情况，从而进行合理的散热设计。

五、热阻与安装焊盘面积的关系

5.1 热阻计算

最大允许的器件功率耗散 PDM 由最大额定结温 TJM 和散热路径的热阻决定，计算公式为： [PDM = frac{TJM - TA}{RθJA}] 其中，TA 为环境温度，RθJA 为结到环境的热阻。

5.2 影响因素

使用表面贴装器件（如 SO8 封装）时，其应用环境对器件的电流和最大功率耗散额定值有显著影响，具体因素包括：

• 器件安装的焊盘面积以及电路板单面或双面是否有铜。
• 电路板的铜层数和厚度。
• 是否使用外部散热器。
• 是否使用热过孔。
• 空气流动和电路板方向。
• 对于非稳态应用，还需考虑脉冲宽度、占空比以及器件、电路板和环境的瞬态热响应。

5.3 热阻曲线与计算

文档给出了热阻 RθJA 与顶部铜面积的关系曲线，可用于计算稳态结温或功率耗散。对于脉冲应用，可使用 Fairchild 器件的 Spice 热模型或手动利用归一化最大瞬态热阻抗曲线进行评估。热阻计算公式为： [RθJA = 64 + frac{26}{0.23 + Area}] 其中，Area 为顶部铜面积（平方英寸）。

六、模型信息

6.1 PSPICE 电气模型

文档提供了 FDS5672 的 PSPICE 电气模型，包含了多个元件和参数，可用于电路仿真。对于进一步了解 PSPICE 模型，可参考 William J. Hepp 和 C. Frank Wheatley 撰写的《A New PSPICE Sub-Circuit for the Power MOSFET Featuring Global Temperature Options》（IEEE Power Electronics Specialist Conference Records, 1991）。

6.2 Spice 热模型和 SABER 热模型

分别给出了不同铜面积下的 Spice 热模型和 SABER 热模型，以及对应的热模型组件值表格，方便工程师进行热仿真和设计。

七、注意事项

7.1 产品变更

ON Semiconductor 保留对产品进行变更的权利，且不另行通知。因此，在设计过程中，工程师需要及时关注产品的最新信息。

7.2 应用限制

该产品不适合用于生命支持系统、FDA 3 类医疗设备或类似分类的医疗设备，以及人体植入设备。如果买方将产品用于非预期或未经授权的应用，需承担相应的责任。

7.3 参数验证

文档中提供的“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，所有操作参数，包括“典型值”，都需要由客户的技术专家针对每个客户应用进行验证。

通过对 FDS5672 N-Channel PowerTrench® MOSFET 的详细了解，工程师可以更好地将其应用于实际电路设计中。在选择和使用该器件时，需要综合考虑其电气特性、热特性以及应用限制等因素，以确保设计的可靠性和性能。大家在实际应用中是否遇到过类似 MOSFET 的选型和使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。