深入解析 FDD9409 - F085 N - 通道 PowerTrench? MOSFET

大家好，作為一名資深電子工程師，在硬件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，MOSFET 是我們經(jīng)常會(huì)用到的重要元器件。今天就來(lái)深入探討一下 ON Semiconductor（現(xiàn) onsemi）的 FDD9409 - F085 N - 通道 PowerTrench? MOSFET。

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一、產(chǎn)品概述

FDD9409 - F085 是一款 40V、90A、3.2mΩ 的 N - 通道 PowerTrench? MOSFET，采用 D - PAK(TO - 252)封裝，封裝尺寸為 13”，帶寬度為 12mm，每卷數(shù)量為 2500 個(gè)。該產(chǎn)品具備多項(xiàng)特性，如典型的 RDS(on) 在 VGS = 10V、ID = 80A 時(shí)為 2.3mΩ，具有 UIS 能力且符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，還通過(guò)了 AEC Q101 認(rèn)證。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 汽車(chē)領(lǐng)域

它在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制、動(dòng)力系統(tǒng)管理、螺線(xiàn)管和電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電子轉(zhuǎn)向、集成啟動(dòng)器/交流發(fā)電機(jī)等方面有著廣泛的應(yīng)用。在汽車(chē)電子系統(tǒng)中，對(duì)元器件的穩(wěn)定性和可靠性要求極高，F(xiàn)DD9409 - F085 的特性使其能夠很好地滿(mǎn)足這些需求。比如在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，精確的電流控制和低導(dǎo)通電阻可以提高系統(tǒng)的效率和性能。大家在設(shè)計(jì)汽車(chē)電子系統(tǒng)時(shí)，是否會(huì)優(yōu)先考慮這類(lèi)高性能的 MOSFET 呢？

2.2 電源管理領(lǐng)域

適用于分布式電源架構(gòu)和 VRM 以及 12V 系統(tǒng)的主開(kāi)關(guān)。在電源管理中，低導(dǎo)通電阻可以減少功率損耗，提高電源的轉(zhuǎn)換效率。對(duì)于電源設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是一個(gè)很有吸引力的特性。

三、產(chǎn)品參數(shù)

3.1 最大額定值

注：

1. 電流受鍵合線(xiàn)配置限制。
2. 起始 TJ = 25°C，L = 0.1mH，IAS = 44A，VDD = 40V（電感充電期間），VDD = 0V（雪崩期間）。
3. RθJA 是結(jié)到殼和殼到環(huán)境熱阻之和，其中殼熱參考定義為漏極引腳的焊接安裝表面。RθJC 通過(guò)設(shè)計(jì)保證，而 RθJA 由用戶(hù)的電路板設(shè)計(jì)決定，此處給出的最大額定值基于安裝在 1in2 的 2oz 銅焊盤(pán)上。

3.2 電氣特性

3.2.1 關(guān)斷特性

• BVDSS（漏源擊穿電壓）：ID = 250μA，VGS = 0V 時(shí)為 40V。
• IDSS（漏源泄漏電流）：VDS = 40V，TJ = 25°C，VGS = 0V 時(shí)為 1μA；TJ = 175°C（注 4）時(shí)為 1mA。
• IGSS（柵源泄漏電流）：VGS = ±20V 時(shí)為 ±100nA。

3.2.2 導(dǎo)通特性

• VGS(th)（柵源閾值電壓）：VGS = VDS，ID = 250μA 時(shí)，最小值為 2.0V，典型值為 3.2V，最大值為 4.0V。
• RDS(on)（漏源導(dǎo)通電阻）：ID = 80A，VGS = 10V，TJ = 25°C 時(shí)，典型值為 2.3mΩ，最大值為 3.2mΩ；TJ = 175°C（注 4）時(shí)，典型值為 4.1mΩ，最大值為 5.7mΩ。

3.2.3 動(dòng)態(tài)特性

• Ciss（輸入電容）：VDS = 25V，VGS = 0V，f = 1MHz 時(shí)為 3130pF。
• Coss（輸出電容）：756pF。
• Crss（反向傳輸電容）：48pF。
• Rg（柵極電阻）：f = 1MHz 時(shí)為 2Ω。
• Qg(ToT)（總柵極電荷）：VGS = 0 到 10V，VDD = 20V，ID = 80A 時(shí)，典型值為 42nC，最大值為 46nC。
• Qg(th)（閾值柵極電荷）：VGS = 0 到 2V 時(shí)，典型值為 6nC，最大值為 7nC。
• Qgs（柵源柵極電荷）：16nC。
• Qgd（柵漏“米勒”電荷）：7.7nC。

3.2.4 開(kāi)關(guān)特性

• ton（導(dǎo)通時(shí)間）：72ns。
• td(on)（導(dǎo)通延遲時(shí)間）：23ns。
• tr（上升時(shí)間）：22ns。
• td(off)（關(guān)斷延遲時(shí)間）：41ns。
• tf（下降時(shí)間）：15ns。
• toff（關(guān)斷時(shí)間）：76ns。

3.2.5 漏源二極管特性

• VSD（源漏二極管電壓）：ISD = 80A，VGS = 0V 時(shí)為 1.25V；ISD = 40A，VGS = 0V 時(shí)為 1.2V。
• trr（反向恢復(fù)時(shí)間）：IF = 80A，dISD/dt = 100A/μs，VDD = 32V 時(shí)，典型值為 54ns，最大值為 73ns。
• Qrr（反向恢復(fù)電荷）：典型值為 42nC，最大值為 61nC。

注 4：最大值在 TJ = 175°C 時(shí)由設(shè)計(jì)指定，產(chǎn)品在生產(chǎn)中不測(cè)試此條件。

四、典型特性

4.1 功率耗散與溫度關(guān)系

從歸一化功率耗散與殼溫的關(guān)系圖（圖 1）可以看出，隨著殼溫的升高，功率耗散會(huì)逐漸降低。這就提醒我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí)，要充分考慮散熱問(wèn)題，以保證 MOSFET 在合適的溫度范圍內(nèi)工作。大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，是如何進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)的呢？

4.2 最大連續(xù)漏極電流與溫度關(guān)系

圖 2 展示了最大連續(xù)漏極電流與殼溫的關(guān)系?？梢钥吹?，電流會(huì)受到封裝和硅材料的限制，并且隨著溫度的升高，電流能力會(huì)下降。在選擇 MOSFET 時(shí)，我們需要根據(jù)實(shí)際的工作溫度和電流需求來(lái)合理選擇。

4.3 其他特性

還有如歸一化最大瞬態(tài)熱阻抗、峰值電流能力、正向偏置安全工作區(qū)、轉(zhuǎn)移特性、飽和特性、正向二極管特性、RDSON 與柵極電壓關(guān)系、歸一化 RDSON 與結(jié)溫關(guān)系、歸一化柵極閾值電壓與溫度關(guān)系、歸一化漏源擊穿電壓與結(jié)溫關(guān)系、電容與漏源電壓關(guān)系、柵極電荷與柵源電壓關(guān)系等典型特性圖，這些特性圖為我們?cè)?a target="_blank">電路設(shè)計(jì)中提供了重要的參考依據(jù)。

五、注意事項(xiàng)

ON Semiconductor 提醒我們，產(chǎn)品參數(shù)中的“典型”值在不同應(yīng)用中可能會(huì)有所變化，實(shí)際性能也會(huì)隨時(shí)間變化。所有工作參數(shù)，包括“典型值”，都必須由客戶(hù)的技術(shù)專(zhuān)家針對(duì)每個(gè)客戶(hù)應(yīng)用進(jìn)行驗(yàn)證。此外，該產(chǎn)品不設(shè)計(jì)、不打算也未獲授權(quán)用于生命支持系統(tǒng)、FDA 3 類(lèi)醫(yī)療設(shè)備或在外國(guó)司法管轄區(qū)具有相同或類(lèi)似分類(lèi)的醫(yī)療設(shè)備，以及任何打算植入人體的設(shè)備。如果購(gòu)買(mǎi)或使用該產(chǎn)品用于此類(lèi)非預(yù)期或未經(jīng)授權(quán)的應(yīng)用，買(mǎi)方應(yīng)承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。

以上就是對(duì) FDD9409 - F085 N - 通道 PowerTrench? MOSFET 的詳細(xì)解析，希望對(duì)大家在硬件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中有所幫助。在實(shí)際應(yīng)用中，大家還遇到過(guò)哪些關(guān)于 MOSFET 的問(wèn)題呢？歡迎一起交流探討。