ON Semiconductor FDS4685 40V P-Channel PowerTrench? MOSFET：性能與應(yīng)用解析

一、引言

在電子工程師的日常設(shè)計工作中，MOSFET 是一種常用的功率器件。今天要給大家介紹的是 ON Semiconductor（現(xiàn) onsemi）的 FDS4685 40V P-Channel PowerTrench? MOSFET，它在功率管理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

文件下載：FDS4685-D.PDF

二、產(chǎn)品概述

FDS4685 是 ON Semiconductor 先進(jìn) PowerTrench 工藝的堅固柵極版本 P-Channel MOSFET。它針對需要寬范圍柵極驅(qū)動電壓額定值（4.5V - 20V）的功率管理應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。

三、產(chǎn)品特性

3.1 低導(dǎo)通電阻

當(dāng) (V{GS}=-4.5V) 時，(R{DS(ON)} = 0.035Omega)。低導(dǎo)通電阻意味著在導(dǎo)通狀態(tài)下，MOSFET 的功率損耗較小，能夠提高系統(tǒng)的效率。這對于需要長時間工作的設(shè)備來說尤為重要，比如一些便攜式電子設(shè)備，低功耗可以延長電池的使用時間。

3.2 快速開關(guān)速度

快速的開關(guān)速度使得 FDS4685 能夠在短時間內(nèi)完成導(dǎo)通和關(guān)斷操作，適用于高頻應(yīng)用。在開關(guān)電源中，快速開關(guān)速度可以減少開關(guān)損耗，提高電源的轉(zhuǎn)換效率。

3.3 高性能溝槽技術(shù)

采用高性能溝槽技術(shù)實現(xiàn)了極低的 (R_{DS(ON)})，同時具備高功率和高電流處理能力。這使得它能夠承受較大的功率和電流，適用于對功率要求較高的應(yīng)用場景。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

4.1 電源管理

在電源管理電路中，F(xiàn)DS4685 可以作為開關(guān)元件，實現(xiàn)對電源的高效控制。通過快速的開關(guān)操作，能夠精確地調(diào)節(jié)電源的輸出電壓和電流，滿足不同負(fù)載的需求。

4.2 負(fù)載開關(guān)

作為負(fù)載開關(guān)，F(xiàn)DS4685 可以快速地連接或斷開負(fù)載與電源之間的連接，實現(xiàn)對負(fù)載的靈活控制。在一些需要頻繁開關(guān)負(fù)載的設(shè)備中，如移動設(shè)備的 USB 端口，使用 FDS4685 可以提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。

4.3 電池保護(hù)

在電池保護(hù)電路中，F(xiàn)DS4685 可以監(jiān)測電池的電壓和電流，當(dāng)電池出現(xiàn)過充、過放或短路等異常情況時，及時切斷電路，保護(hù)電池和設(shè)備的安全。

五、電氣特性

5.1 絕對最大額定值

在 (T_{A}=25^{circ}C) 時，其參數(shù)如下：

• 漏源電壓 (V_{DSS}) 為 -40V。
• 柵源電壓 (V_{GSS}) 為 +20V。
• 連續(xù)漏極電流 (I_{D}) 為 -8.2A（脈沖時為 -50A）。
• 單操作功率耗散 (P_{D}) 因不同情況有所不同，分別為 2.5W（Note 1a）、1.4W（Note 1b）、1.2W（Note 1c）。
• 工作和存儲結(jié)溫范圍 (T_{J}) 為 -55 到 +150°C。

  5.2 電氣參數(shù)

• 關(guān)斷特性：
  • 漏源擊穿電壓 (BV{DSS}) 為 -40V（(V{GS}=0V)，(I_{D}=-250mu A)）。
  • 擊穿電壓溫度系數(shù) (Delta BV{DSS}/Delta T{J}) 為 -32mV/°C。
  • 零柵壓漏極電流 (I{DSS}) 最大為 -1(mu A)（(V{DS}=-32V)，(V_{GS}=0V)）。
  • 柵體泄漏電流 (I{GSS}) 最大為 ±100nA（(V{GS}=pm20V)，(V_{DS}=0V)）。
• 導(dǎo)通特性：
  • 柵極閾值電壓 (V{GS(th)}) 范圍為 -1 到 -3V（(V{DS}=V{GS})，(I{D}=-250mu A)）。
  • 柵極閾值電壓溫度系數(shù) (Delta V{GS(th)}/Delta T{J}) 為 4.7mV/°C。
  • 靜態(tài)漏源導(dǎo)通電阻 (R{DS(on)}) 在不同條件下有所不同，如 (V{GS}=-10V)，(I_{D}=-8.2A) 時，典型值為 22mΩ，最大值為 27mΩ。
• 動態(tài)特性：
  • 輸入電容 (C{iss}) 為 1872pF（(V{DS}=-20V)，(V_{GS}=0V)，(f = 1.0MHz)）。
  • 輸出電容 (C_{oss}) 為 256pF。
  • 反向傳輸電容 (C_{rss}) 為 134pF。
  • 柵極電阻 (R{G}) 為 4Ω（(V{GS}=15mV)，(f = 1MHz)）。
• 開關(guān)特性：
  • 導(dǎo)通延遲時間 (t_{d(on)}) 為 14 - 25ns。
  • 導(dǎo)通上升時間 (t_{r}) 為 11 - 20ns。
  • 關(guān)斷延遲時間 (t_{d(off)}) 為 50 - 80ns。
  • 關(guān)斷下降時間 (t_{f}) 為 18 - 32ns。
  • 總柵極電荷 (Q_{g}) 為 19 - 27nC。
  • 柵源電荷 (Q_{gs}) 為 5.6nC。
  • 柵漏電荷 (Q_{gd}) 為 6.1nC。
• 漏源二極管特性：
  • 漏源二極管正向電壓 (V{SD}) 為 -0.7 到 -1.2V（(V{GS}=0V)，(I_{S}=-2.1A)）。
  • 二極管反向恢復(fù)時間 (t_{rr}) 為 26ns。
  • 二極管反向恢復(fù)電荷 (Q_{rr}) 為 15nC。

六、封裝與訂購信息

七、注意事項

7.1 熱特性

熱阻 (R_{theta JA}) 因不同情況有所不同，如在 Note 1a 情況下為 50°C/W，Note 1c 情況下為 125°C/W。熱阻會影響 MOSFET 的散熱性能，在設(shè)計時需要根據(jù)實際情況進(jìn)行合理的散熱設(shè)計。

7.2 脈沖測試

脈沖測試條件為脈沖寬度 < 300μs，占空比 < 2.0%。在實際應(yīng)用中，需要注意測試條件對器件性能的影響。

八、總結(jié)

FDS4685 40V P-Channel PowerTrench? MOSFET 以其低導(dǎo)通電阻、快速開關(guān)速度和高功率處理能力等特性，在電源管理、負(fù)載開關(guān)和電池保護(hù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。電子工程師在設(shè)計相關(guān)電路時，可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇和使用該器件。同時，在設(shè)計過程中要充分考慮器件的電氣特性和熱特性，確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。大家在使用 FDS4685 時，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。