Onsemi FDH3632、FDP3632、FDB3632 MOSFET深度解析

在电子设计领域，MOSFET（金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管）作为关键的功率开关器件，广泛应用于各种电路中。今天，我们将深入探讨Onsemi公司的FDP3632系列MOSFET，包括FDH3632、FDP3632和FDB3632这三款产品，详细了解它们的特性、参数以及应用场景。

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产品概述

FDP3632系列是N沟道功率MOSFET，采用了Onsemi的POWERTRENCH技术，具备100V的耐压能力和高达80A的连续电流处理能力，导通电阻低至7.5mΩ（典型值，VGS = 10V，ID = 80A），在功率转换和开关应用中表现出色。

产品特性

• 低导通电阻：RDS(ON)典型值为7.5mΩ（VGS = 10V，ID = 80A），能有效降低导通损耗，提高系统效率。
• 低栅极电荷：Qg(tot)典型值为84nC（VGS = 10V），可实现快速开关，减少开关损耗。
• 低米勒电荷：有助于降低开关过程中的干扰和振荡，提高系统稳定性。
• 低Qrr体二极管：降低反向恢复电荷，减少开关过程中的能量损耗。
• UIS能力：具备单脉冲和重复脉冲的雪崩能量处理能力，增强了器件的可靠性。
• 环保合规：这些器件为无铅产品，符合RoHS标准。

应用场景

• 同步整流：在开关电源中，利用其低导通电阻和快速开关特性，提高整流效率。
• 电池保护电路：可用于过流、过压和短路保护，保障电池安全。
• 电机驱动和不间断电源：能够处理高电流和高功率，满足电机驱动和UPS的需求。
• 微型太阳能逆变器：提高太阳能转换效率，实现高效的能量转换。

产品参数

最大额定值

参数	条件	值	单位
VDSS（漏源电压）	-	100	V
VGS（栅源电压）	-	±20	V
ID（连续漏极电流）	TC < 111°C，VGS = 10V	80	A
ID（连续漏极电流）	Tamb = 25°C，VGS = 10V，RJA = 43°C/W	12	A
ID（脉冲漏极电流）	参考图4	-	A
EAS（单脉冲雪崩能量）	起始TJ = 25°C，L = 0.12mH，IAS = 75A，VDD = 80V	337	mJ
PD（功率耗散）	TC = 25°C	310	W
PD（25°C以上降额）	-	2.07	W/°C
TJ, TSTG（工作和存储温度范围）	-	-55 to +175	°C

热特性

参数	值	单位
RJC（结到壳热阻，最大）	TO - 220、D2 - PAK、TO - 247	0.48	°C/W
RJA（结到环境热阻，最大）	TO - 220（注2）	62	°C/W
RJA（结到环境热阻，最大）	D2 - PAK，1in²铜焊盘面积	43	°C/W
RJA（结到环境热阻，最大）	TO - 247（注2）	30	°C/W

注2：脉冲宽度 = 100μs

电气特性

关断特性

参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
BVDSS（漏源击穿电压）	ID = 250μA，VGS = 0V	100	-	-	V
IDSS（零栅压漏极电流）	VDS = 80V，VGS = 0V	-	-	1	μA
IDSS（零栅压漏极电流）	VDS = 80V，VGS = 0V，TC = 150°C	-	-	250	μA
IGSS（栅源泄漏电流）	VGS = ±20V	-	-	±100	nA

导通特性

参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
VGS(TH)（栅源阈值电压）	VGS = VDS，ID = 250μA	2.0	4.0	-	V
RDS(ON)（漏源导通电阻）	ID = 80A，VGS = 10V	-	0.0075	0.009	Ω
RDS(ON)（漏源导通电阻）	ID = 40A，VGS = 6V	-	0.009	0.015	Ω
RDS(ON)（漏源导通电阻）	ID = 80A，VGS = 10V，TC = 175°C	-	0.018	0.022	Ω

动态特性

参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
Ciss（输入电容）	VDS = 25V，VGS = 0V，f = 1MHz	-	6000	-	pF
Coss（输出电容）	-	-	820	-	pF
Crss（反向传输电容）	-	-	200	pF
Qg(tot)（10V时的总栅极电荷）	VGS = 0V to 10V，VDD = 50V，ID = 80A，Ig = 1mA	-	84	110	nC
Qg(th)（阈值栅极电荷）	VGS = 0V to 2V，VDD = 50V，ID = 80A，Ig = 1mA	-	11	14	nC
Qgs（栅源栅极电荷）	VDD = 50V，ID = 80A，Ig = 1mA	-	30	-	nC
Qgs2（栅极电荷阈值到平台）	-	-	20	-	nC
Qgd（栅漏“米勒”电荷）	-	-	20	-	nC

电阻性开关特性（VGS = 10V）

参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
tON（导通时间）	VDD = 50V，ID = 80A，VGS = 10V，RGS = 3.6Ω	-	-	102	ns
td(ON)（导通延迟时间）	-	30	-	-	ns
tr（上升时间）	-	39	-	-	ns
td(OFF)（关断延迟时间）	-	96	-	-	ns
tf（下降时间）	-	46	-	-	ns
tOFF（关断时间）	-	-	213	ns

漏源二极管特性

参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
VSD（源漏二极管电压）	ISD = 80A	-	-	1.25	V
VSD（源漏二极管电压）	ISD = 40A	-	-	1	V
trr（反向恢复时间）	ISD = 75A，dlSD/dt = 100A/μs	-	-	64	ns
QRR（反向恢复电荷）	-	-	-	120	nC

典型特性曲线

文档中提供了一系列典型特性曲线，包括归一化功率耗散与环境温度、最大连续漏极电流与壳温、归一化最大瞬态热阻抗、峰值电流能力、正向偏置安全工作区、无钳位电感开关能力、传输特性、饱和特性、漏源导通电阻与漏极电流、归一化漏源导通电阻与结温、归一化栅极阈值电压与结温、归一化漏源击穿电压与结温、电容与漏源电压、栅极电荷波形等。这些曲线有助于工程师在不同工作条件下评估器件的性能。

测试电路与波形

文档还给出了无钳位能量测试电路、无钳位能量波形、栅极电荷测试电路、栅极电荷波形、开关时间测试电路和开关时间波形等，为工程师进行实际测试和验证提供了参考。

热阻与安装焊盘面积

最大额定结温TJM和散热路径的热阻决定了器件在应用中的最大允许功率耗散PDM。因此，需要考虑应用的环境温度TA和热阻RθJA，以确保不超过TJM。计算公式为： [P{D M}=frac{left(T{J M}-T{A}right)}{R{Theta J A}}]

对于表面贴装器件，如TO - 263封装，其应用环境会对器件的电流和最大功率耗散额定值产生显著影响。精确确定PDM较为复杂，受多种因素影响，包括安装焊盘面积、电路板铜层数量和厚度、外部散热器的使用、热过孔的使用、气流和电路板方向以及非稳态应用中的脉冲宽度、占空比和瞬态热响应等。

Onsemi提供了热阻与安装焊盘面积的关系曲线（图21），以及根据铜面积计算热阻的公式：

• 面积单位为平方英寸时：[R_{Theta J A}=26.51+frac{19.84}{(0.262+ Area )}]
• 面积单位为平方厘米时：[R_{theta J A}=26.51+frac{128}{(1.69+ Area )}]

电气模型

文档提供了PSPICE和SABER电气模型，以及SPICE热模型，方便工程师进行电路仿真和设计优化。

机械尺寸

详细给出了TO - 220 - 3LD、TO - 247 - 3LD短引脚和D2PAK - 3（TO - 263，3引脚）三种封装的机械尺寸和通用标记图，为电路板设计提供了准确的参考。

总结

Onsemi的FDP3632系列MOSFET以其出色的性能和丰富的特性，为电子工程师在功率转换和开关应用中提供了可靠的选择。通过深入了解其参数、特性和应用场景，工程师可以更好地利用这些器件，设计出高效、稳定的电路系统。在实际应用中，还需要根据具体需求进行详细的计算和验证，以确保器件的性能得到充分发挥。你在使用这类MOSFET时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。