深入解析FCPF650N80Z N溝道SuperFET? II MOSFET
深入解析FCPF650N80Z N溝道SuperFET? II MOSFET
一、引言
在電子工程領(lǐng)域，功率開關(guān)器件的性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。FCPF650N80Z作為一款N溝道SuperFET? II MOSFET，憑借其出色的性能在AC - DC電源、LED照明等應(yīng)用中備受關(guān)注。本文將對(duì)該器件進(jìn)行詳細(xì)解析，幫助電子工程師更好地了解和應(yīng)用它。
文件下載：FCPF650N80ZCN-D.pdf
二、產(chǎn)品背景
Fairchild（飛兆半導(dǎo)體）現(xiàn)已成為ON Semiconductor（安森美半導(dǎo)體）的一部分。由于系統(tǒng)要求，部分Fairchild可訂購(gòu)的產(chǎn)品編號(hào)需要更改，原編號(hào)中的下劃線（_）將改為破折號(hào)（-），大家可通過(guò)安森美半導(dǎo)體官網(wǎng)（www.onsemi.com）核實(shí)更新后的器件編號(hào)。
三、FCPF650N80Z特性
（一）電氣特性
- 低導(dǎo)通電阻：典型值(R_{DS(on)} = 530 mΩ)，有助于降低導(dǎo)通損耗，提高系統(tǒng)效率。
- 超低柵極電荷：典型值(Q_{g}=27 nC)，可實(shí)現(xiàn)快速開關(guān)，減少開關(guān)損耗。
- 低(E_{oss})：典型值2.8 μJ @ 400V，降低了開關(guān)過(guò)程中的能量損耗。
- 低有效輸出電容：典型值(C_{oss(eff.) }=124 pF)，對(duì)開關(guān)速度和效率有積極影響。
- 100%經(jīng)過(guò)雪崩測(cè)試：保證了器件在雪崩情況下的可靠性。
- 符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)：滿足環(huán)保要求。
- 改進(jìn)的ESD能力：內(nèi)部柵源極ESD二極管允許經(jīng)受超過(guò)2 kV HBM沖擊壓力，增強(qiáng)了器件的抗靜電能力。
（二）應(yīng)用領(lǐng)域
適用于AC - DC電源、LED照明等功率開關(guān)應(yīng)用，如音頻、筆記本適配器、照明、ATX電源和工業(yè)電源應(yīng)用。
四、絕對(duì)最大額定值
| 符號(hào) | 參數(shù) | FCPF650N80Z | 單位 |
|---|---|---|---|
| VDSS | 漏極 - 源極電壓 | 800 | V |
| VGSS | 柵極 - 源極電壓 | - AC - DC (f > 1 Hz) ±20 ±30 | V |
| ID | 漏極電流 - 連續(xù) ((T{C} = 100°C)) - 連續(xù) ((T{C} = 25°C)) | 6.3 10 | A |
| IDM | 漏極電流 - 脈沖 (注 1) | 24* | A |
| EAS | 單脈沖雪崩能量 (注 2) | 204 | mJ |
| IAR | 雪崩電流 (注 1) | 1.6 | A |
| EAR | 重復(fù)雪崩能量 (注 1) | 0.305 | mJ |
| dv/dt | MOSFET dv/dt 二極管恢復(fù) dv/dt 峰值 (注 3) | 100 20 | V/ns |
| PD | 功耗 ((T_{C} = 25°C)) | 30.5 | W |
| - 高于 25°C 的功耗系數(shù) | - | 0.24 | W/°C |
| TJ, TSTG | 工作和存儲(chǔ)溫度范圍 | - 55 至 +150 | °C |
| TL | 用于焊接的最大引腳溫度, 距離外殼1/8”，持續(xù)5 秒 | 300 | °C |
注：* 漏極電流由最高結(jié)溫的限制，與散熱片有關(guān)。
五、熱性能
| 符號(hào) | 參數(shù) | FCPF650N80Z | 單位 |
|---|---|---|---|
| ReJC | 結(jié)至外殼熱阻最大值 | 4.1 | °C/W |
| ReJA | 結(jié)至環(huán)境熱阻最大值 | 62.5 |
熱性能對(duì)于功率器件至關(guān)重要，較低的熱阻有助于將熱量快速散發(fā)出去，保證器件在正常溫度下工作。
六、封裝標(biāo)識(shí)與定購(gòu)信息
| 器件編號(hào) | 頂標(biāo) | 封裝 | 包裝方法 | 卷尺寸 | 帶寬 | 數(shù)量 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| FCPF650N80Z | FCPF650N80Z | TO - 220F | 塑料管 | N/A | N/A | 50個(gè) |
工程師在采購(gòu)時(shí)可根據(jù)這些信息準(zhǔn)確訂購(gòu)所需器件。
七、電氣特性詳細(xì)分析
（一）關(guān)斷特性
| 符號(hào) | 測(cè)試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| BV DSS | 漏極 - 源極擊穿電壓 (V{GS} = 0 V)，(I{D} = 1 mA)，(T_{J} = 25°C) | 800 | - | - | V |
| ?BV DSS / ?T J | 擊穿電壓溫度系數(shù) (I_{D} = 1 mA) ，參考 25°C 數(shù)值 | - | 0.8 | - | V/°C |
| I DSS | 零柵極電壓漏極電流 (V{DS} = 800 V)，(V{GS} = 0 V) | - | - | 25 | μA |
| (V{DS} = 640 V)，(V{GS} = 0 V)，(T_{C} = 125°C) | - | - | 250 | ||
| I GSS | 柵極 - 體漏電流 (V{GS} = ±20 V)，(V{DS} = 0 V) | - | - | ±10 | μA |
（二）導(dǎo)通特性
| 符號(hào) | 測(cè)試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| VGs(t) | 柵極閾值電壓 (V{Gs} = V{ps})，(I_{p} = 0.8 mA) | 2.5 | - | 4.5 | V |
| Rps(on) | 漏極至源極靜態(tài)導(dǎo)通電阻 (V{Gs} = 10V)，(I{p} =4A) | - | 530 | 650 | mΩ |
| gFS | 正向跨導(dǎo) (V{ps} = 20 V)，(I{D} =4A) | - | 7.8 | - | S |
（三）動(dòng)態(tài)特性
| 符號(hào) | 測(cè)試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| Ciss | 輸入電容 (V{ps} = 100 V)，(V{Gs} =0V)，(f = 1 MHz) | 1178 | 1565 | - | pF |
| Coss | 輸出電容 | 36 | 48 | - | pF |
| Crss | 反向傳輸電容 | 0.84 | - | - | pF |
| Coss | 輸出電容 (V{Ds} = 480 V)，(V{Gs} = 0V)，(f = 1 MHz) | 18 | - | - | pF |
| Coss (ef.) | 有效輸出電容 (V{ps} =0V)至480V，(V{Gs} = 0V) | 124 | - | - | pF |
| Qg(tot) | 10V的柵極電荷總量 (V{ps} = 640 V)，(I{D} = 8 A)，(V_{Gs}=10V) (注4) | 27 | 35 | - | nC |
| Qgs | 柵極 - 源極柵極電荷 | 6 | - | - | nC |
| Qgd | 柵極 - 漏極"米勒"電荷 | 11 | - | - | nC |
| ESR | 等效串聯(lián)電阻 (f = 1 MHz) | 1.9 | - | - | Ω |
（四）開關(guān)特性
| 符號(hào) | 測(cè)試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大 | 單位 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| t d(on) | 導(dǎo)通延遲時(shí)間 | - | 17 | 44 | ns | |
| t r | 導(dǎo)通上升時(shí)間 (V{DD} = 400 V)，(I{D} = 8 A)， | - | 11 | 32 | ns | |
| t d(off) | 關(guān)斷延遲時(shí)間 (V{GS} = 10 V)，(R{g} = 4.7 Ω) | - | 40 | 90 | ns | |
| t f | 關(guān)斷下降時(shí)間 | (注 4 ) | - | 3.4 | 17 | ns |
（五）漏極 - 源極二極管特性
| 符號(hào) | 測(cè)試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大 | 單位 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I S | 漏極 - 源極二極管最大正向連續(xù)電流 漏極 - 源極二極管最大正向脈沖電流 | - | - | - | - | 10 | A |
| I SM | - | - | - | 24 | A | ||
| V SD | 漏極 - 源極二極管正向電壓 (V{GS} = 0 V)，(I{SD} = 8 A) | - | 1.2 | - | V | ||
| t rr | 反向恢復(fù)時(shí)間 (V{GS} = 0 V)，(I{SD} = 8 A)，(dI_{F} /dt = 100 A/μs) | - | 365 | - | ns | ||
| Q rr | 反向恢復(fù)電荷 | - | 5.9 | - | μC |
注：1. 重復(fù)額定值：脈沖寬度受限于最大結(jié)溫。2. (I{AS} = 1.6 A)，(R{G} = 25 Ω)，開始于 (T{J}=25°C) 3. (I{SD} ≤ 10 A)，(di/dt ≤ 200 A/μs)，(V{DD} ≤ BVDSS)，開始于 (T{J}=25°C) 4. 典型特性本質(zhì)上獨(dú)立于工作溫度。
八、典型性能特征
文檔中給出了多個(gè)典型性能特征圖，如導(dǎo)通區(qū)域特性、傳輸特性、導(dǎo)通電阻變化與漏極電流和柵極電壓的關(guān)系等。這些圖直觀地展示了器件在不同條件下的性能表現(xiàn)，工程師可以根據(jù)這些圖表預(yù)測(cè)器件在實(shí)際應(yīng)用中的性能。例如，通過(guò)導(dǎo)通電阻變化與溫度的關(guān)系圖，工程師可以了解到在不同溫度下器件的導(dǎo)通電阻變化情況，從而更好地進(jìn)行熱設(shè)計(jì)。
九、測(cè)試電路與波形
文檔中還給出了柵極電荷測(cè)試電路與波形、阻性開關(guān)測(cè)試電路與波形、非箝位電感開關(guān)測(cè)試電路與波形、二極管恢復(fù)dv/dt峰值測(cè)試電路與波形等。這些測(cè)試電路和波形有助于工程師理解器件的工作原理和性能，在實(shí)際設(shè)計(jì)中可以參考這些測(cè)試電路進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)試。
十、總結(jié)
FCPF650N80Z N溝道SuperFET? II MOSFET以其低導(dǎo)通電阻、超低柵極電荷等優(yōu)異特性，在功率開關(guān)應(yīng)用中具有很大的優(yōu)勢(shì)。電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)電路時(shí)，需要充分考慮器件的絕對(duì)最大額定值、熱性能、電氣特性等參數(shù)，結(jié)合典型性能特征和測(cè)試電路，確保器件在實(shí)際應(yīng)用中能夠穩(wěn)定、高效地工作。大家在使用過(guò)程中是否遇到過(guò)類似器件的應(yīng)用難題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。
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