onsemi FDMA1023PZ：雙P溝道MOSFET的卓越性能與應(yīng)用分析

在如今的電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，尤其是在手機(jī)等超便攜式設(shè)備的電池充電開關(guān)設(shè)計(jì)里，對(duì)高性能MOSFET的需求日益增長(zhǎng)。onsemi的FDMA1023PZ雙P溝道MOSFET，憑借其出色的性能和特性，成為了眾多工程師的理想選擇。接下來(lái)，我們就深入剖析這款MOSFET的特點(diǎn)和應(yīng)用。

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一、產(chǎn)品概述

FDMA1023PZ專為手機(jī)和其他超便攜式應(yīng)用中的電池充電開關(guān)設(shè)計(jì)，采用單封裝解決方案。它包含兩個(gè)獨(dú)立的P溝道MOSFET，具有低導(dǎo)通電阻，能有效降低傳導(dǎo)損耗。當(dāng)采用典型的共源配置連接時(shí)，可實(shí)現(xiàn)雙向電流流動(dòng)。其MicroFET 2x2封裝在物理尺寸上具有卓越的熱性能，非常適合線性模式應(yīng)用。

二、關(guān)鍵特性

2.1 低導(dǎo)通電阻

FDMA1023PZ在不同的柵源電壓（$V{GS}$）和漏極電流（$I{D}$）條件下，展現(xiàn)出低導(dǎo)通電阻（$R_{DS(on)}$）特性：

• 在$V{GS}=-4.5 V$，$I{D}=-3.7 A$時(shí)，最大$R_{DS(on)}=72 mOmega$；
• 在$V{GS}=-2.5 V$，$I{D}=-3.2 A$時(shí)，最大$R_{DS(on)}=95 mOmega$；
• 在$V{GS}=-1.8 V$，$I{D}=-2.0 A$時(shí)，最大$R_{DS(on)}=130 mOmega$；
• 在$V{GS}=-1.5 V$，$I{D}=-1.0 A$時(shí)，最大$R_{DS(on)}=195 mOmega$。

這種低導(dǎo)通電阻特性能夠顯著降低功耗，提高設(shè)備的效率。大家可以思考一下，在實(shí)際應(yīng)用中，低導(dǎo)通電阻對(duì)于延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間能起到多大的作用呢？

2.2 低外形設(shè)計(jì)

采用MicroFET 2x2 mm新封裝，最大厚度僅為0.8 mm，有利于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的輕薄化設(shè)計(jì)，滿足超便攜式設(shè)備對(duì)空間的要求。

2.3 ESD保護(hù)

HBM ESD保護(hù)等級(jí) > 2 kV，能有效防止靜電對(duì)器件的損傷，提高設(shè)備的可靠性。

2.4 環(huán)保特性

該器件不含鹵化物和氧化銻，無(wú)鉛、無(wú)鹵化物，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，符合環(huán)保要求。

三、絕對(duì)最大額定值

需要注意的是，超過(guò)這些最大額定值可能會(huì)損壞器件，影響其功能和可靠性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們必須嚴(yán)格遵守這些參數(shù)限制。

四、引腳連接與訂購(gòu)信息

4.1 引腳連接

4.2 訂購(gòu)信息

對(duì)于卷帶規(guī)格的詳細(xì)信息，可參考Tape and Reel Packaging Specification Brochure, BRD8011/D。

五、電氣特性

5.1 關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓（$BVDSS$）：在$I{D}=-250 mu A$，$V{GS}=0 V$時(shí)，為 -20 V。
• 擊穿電壓溫度系數(shù)：在$I_{D}=-250 mu A$，參考溫度為25°C時(shí)，為 -11 mV/°C。
• 零柵壓漏極電流（$IDSS$）：在$V{DS}=-16 V$，$V{GS}=0 V$時(shí)，為 -1 μA。
• 柵源泄漏電流（$IGSS$）：在$V{GS}=±8 V$，$V{DS}=0 V$時(shí)，為 ±10 μA。

5.2 導(dǎo)通特性

• 柵源閾值電壓：在$I{D}=-250 mu A$，參考溫度為25°C時(shí)，$Delta V{GS(th)}$為2.5 mV/°C。
• 導(dǎo)通電阻（$R{DS}(on)$）：在不同條件下有不同的值，如$V{GS}=-4.5 V$，$I{D}=-3.7 A$，$T{J}=125^{circ} C$時(shí)，為72 mΩ等。
• 正向跨導(dǎo)：在$I{D}=-3.7 A$，$V{DS}=-5 V$時(shí)給出相應(yīng)特性。

5.3 動(dòng)態(tài)特性

• 輸入電容（$Ciss$）：在$V{DS}=-10 V$，$V{GS}=0 V$，$f = 1 MHz$時(shí)，為490 - 655 pF。
• 輸出電容（$Coss$）：為100 - 135 pF。
• 反向傳輸電容（$Crss$）：為90 - 135 pF。

5.4 開關(guān)特性

• 開關(guān)時(shí)間：如在$V{GS}=-4.5 V$，$R{GEN}=6 Omega$時(shí)，上升時(shí)間為9 ns等。
• 總柵極電荷（$Qg(TOT)$）：在$V{DD}=-10 V$，$I{D}=-3.7 A$時(shí)給出相應(yīng)值。
• 柵源柵極電荷（$Qgs$）：為0.7 nC。
• 柵漏“米勒”電荷（$Qgd$）：為2.0 nC。

這些電氣特性是我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí)必須考慮的重要因素，只有充分了解這些特性，才能確保電路的性能和穩(wěn)定性。

六、熱特性

熱特性對(duì)于MOSFET的性能和可靠性至關(guān)重要。該器件的熱阻（$R_{theta JA}$）與安裝方式有關(guān)：

• 單操作時(shí)，安裝在1 $in^2$ 2 oz銅焊盤（1.5” x 1.5” x 0.062”厚PCB）上，$R{theta JA}=86^{circ} C / W$；安裝在最小2 oz銅焊盤上，$R{theta JA}=173^{circ} C / W$。
• 雙操作時(shí)，安裝在1 $in^2$ 2 oz銅焊盤（1.5” x 1.5” x 0.062”厚PCB）上，$R{theta JA}=69^{circ} C / W$；安裝在最小2 oz銅焊盤上，$R{theta JA}=151^{circ} C / W$。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和散熱要求，選擇合適的安裝方式，以確保器件的溫度在安全范圍內(nèi)。

七、典型特性曲線

文檔中給出了多個(gè)典型特性曲線，如導(dǎo)通區(qū)域特性、歸一化導(dǎo)通電阻與漏極電流和柵極電壓的關(guān)系、歸一化導(dǎo)通電阻與結(jié)溫的關(guān)系、導(dǎo)通電阻與柵源電壓的關(guān)系、傳輸特性、源漏二極管正向電壓與源電流的關(guān)系、柵極電荷特性、電容特性、正向偏置安全工作區(qū)、單脈沖最大功率耗散和瞬態(tài)熱響應(yīng)曲線等。這些曲線直觀地展示了器件在不同條件下的性能表現(xiàn)，為我們的設(shè)計(jì)提供了重要的參考依據(jù)。

八、機(jī)械尺寸與封裝

該器件采用WDFN6 2x2, 0.65P封裝，文檔中給出了詳細(xì)的機(jī)械尺寸和推薦的焊盤圖案。在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)，我們需要嚴(yán)格按照這些尺寸和要求進(jìn)行布局，以確保器件的正確安裝和電氣連接。

九、總結(jié)與思考

onsemi的FDMA1023PZ雙P溝道MOSFET以其低導(dǎo)通電阻、低外形設(shè)計(jì)、ESD保護(hù)和環(huán)保特性等優(yōu)勢(shì)，在超便攜式設(shè)備的電池充電開關(guān)等應(yīng)用中具有很大的潛力。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需要充分考慮其絕對(duì)最大額定值、電氣特性、熱特性等因素，合理選擇安裝方式和PCB布局。同時(shí)，通過(guò)參考典型特性曲線，我們可以更好地優(yōu)化電路性能。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否遇到過(guò)類似MOSFET的使用問(wèn)題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。

希望這篇文章能為電子工程師們?cè)谑褂肍DMA1023PZ MOSFET進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)提供一些幫助和參考。