深入解析 onsemi NVHL060N065SC1 N 溝道 MOSFET

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，MOSFET 是不可或缺的重要元件。今天，我們就來深入探討 onsemi 推出的 NVHL060N065SC1 N 溝道 MOSFET，看看它有哪些獨(dú)特的性能和應(yīng)用特點(diǎn)。

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產(chǎn)品概述

NVHL060N065SC1 是一款 650V、44mΩ、47A 的 N 溝道 MOSFET，采用 TO247 - 3L 封裝。它具有諸多出色的特性，適用于汽車車載充電器、電動(dòng)汽車/混合動(dòng)力汽車的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器等典型應(yīng)用場(chǎng)景。

封裝尺寸

一、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

低導(dǎo)通電阻

該 MOSFET 在不同柵源電壓下具有較低的導(dǎo)通電阻。典型情況下，當(dāng) $V{GS}=18V$ 時(shí)，$R{DS(on)}=44m\Omega$；當(dāng) $V{GS}=15V$ 時(shí)，$R{DS(on)}=60m\Omega$。低導(dǎo)通電阻意味著在導(dǎo)通狀態(tài)下，器件的功率損耗較小，能夠有效提高系統(tǒng)的效率。這在對(duì)效率要求較高的汽車電子應(yīng)用中尤為重要，比如車載充電器和 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，低損耗可以減少發(fā)熱，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，是否遇到過因?yàn)閷?dǎo)通電阻過大而導(dǎo)致系統(tǒng)效率低下的問題呢？

超低柵極電荷

其總柵極電荷 $Q_{G(tot)}=74nC$，超低的柵極電荷使得 MOSFET 在開關(guān)過程中所需的驅(qū)動(dòng)能量較少，從而可以實(shí)現(xiàn)高速開關(guān)。高速開關(guān)特性有助于降低開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)的工作頻率，進(jìn)而減小濾波器等外圍元件的尺寸，降低系統(tǒng)成本。在高速開關(guān)應(yīng)用中，這種低柵極電荷的特性是不是非常吸引人呢？

低電容與高速開關(guān)

輸出電容 $C_{oss}=133pF$，低電容特性使得 MOSFET 在開關(guān)過程中能夠更快地充放電，進(jìn)一步提高了開關(guān)速度。同時(shí)，該器件經(jīng)過 100% 雪崩測(cè)試，具有較好的雪崩耐量，能夠在惡劣的工作條件下穩(wěn)定工作。在一些可能會(huì)出現(xiàn)電壓尖峰的應(yīng)用場(chǎng)景中，這種雪崩測(cè)試合格的器件是不是更讓人放心呢？

汽車級(jí)認(rèn)證

產(chǎn)品通過了 AEC - Q101 認(rèn)證且具備 PPAP 能力，符合汽車級(jí)應(yīng)用的嚴(yán)格要求。此外，它是無鉛產(chǎn)品且符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保要求。對(duì)于汽車電子設(shè)計(jì)工程師來說，選擇經(jīng)過認(rèn)證的器件可以減少很多后顧之憂，大家在選擇汽車級(jí)器件時(shí)，是不是也非常看重這些認(rèn)證呢？

二、最大額定值

電壓與電流額定值

• 漏源電壓 $V_{DSS}$ 最大值為 650V，能夠承受較高的電壓，適用于一些高壓應(yīng)用場(chǎng)景。
• 柵源電壓 $V_{GS}$ 的范圍是 - 8V 到 + 22V，推薦的工作范圍是 - 5V 到 + 18V。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，必須嚴(yán)格控制柵源電壓在推薦范圍內(nèi)，否則可能會(huì)損壞器件。
• 連續(xù)漏極電流在不同溫度下有不同的額定值，在 $T_c = 25℃$ 時(shí)，$I_D$ 為 47A；在 $T_c = 100℃$ 時(shí)，$I_D$ 為 33A。這表明溫度對(duì)器件的電流承載能力有顯著影響，在設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)時(shí)需要充分考慮這一點(diǎn)。大家在設(shè)計(jì)時(shí)，是如何根據(jù)溫度來確定器件的電流使用范圍的呢？

功率與溫度額定值

• 功率耗散在不同溫度下也有所不同，在 $T_c = 25℃$ 時(shí)，$P_D$ 為 176W；在 $T_c = 100℃$ 時(shí)，$P_D$ 為 88W。功率耗散與溫度密切相關(guān)，過高的溫度會(huì)導(dǎo)致功率耗散能力下降，因此必須保證器件在合適的溫度環(huán)境下工作。
• 工作結(jié)溫和存儲(chǔ)溫度范圍為 - 55℃ 到 + 175℃，較寬的溫度范圍使得器件可以在不同的環(huán)境條件下使用，但在極端溫度環(huán)境下，仍需要采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

三、電氣特性

關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓 $V{(BR)DSS}$ 在 $V{GS}=0V$，$I_D = 1mA$ 時(shí)為 650V，并且其溫度系數(shù)為 - 0.15V/℃，這意味著隨著溫度升高，擊穿電壓會(huì)略有下降。
• 零柵壓漏極電流 $I{DSS}$ 在 $V{GS}=0V$，$V_{DS}=650V$，$T_J = 25℃$ 時(shí)為 10μA，在 $T_J = 175℃$ 時(shí)為 1mA。這表明溫度對(duì)漏極電流有較大影響，在高溫環(huán)境下需要關(guān)注漏電流對(duì)系統(tǒng)的影響。

導(dǎo)通特性

• 柵極閾值電壓 $V{GS(TH)}$ 在 $V{GS}=V_{DS}$，$I_D = 6.5mA$ 時(shí)，范圍是 1.8V 到 4.3V。在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，需要確保柵源電壓能夠可靠地使器件導(dǎo)通。
• 漏源導(dǎo)通電阻 $R_{DS(on)}$ 隨柵源電壓和溫度變化，前面已經(jīng)提到在不同柵源電壓下的典型值，并且在 $TJ = 175℃$ 時(shí)，$V{GS}=18V$，$ID = 20A$ 時(shí)，$R{DS(on)}$ 為 49mΩ。這再次提醒我們溫度對(duì)導(dǎo)通電阻的影響，在高溫環(huán)境下需要重新評(píng)估導(dǎo)通損耗。

開關(guān)特性

• 開關(guān)時(shí)間包括開通延遲時(shí)間 $t_{d(ON)} = 12ns$、上升時(shí)間 $tr = 32ns$、關(guān)斷延遲時(shí)間 $t{d(OFF)} = 23ns$ 和下降時(shí)間 $tf = 8ns$，總開關(guān)損耗 $E{tot} = 206mJ$。這些開關(guān)特性參數(shù)對(duì)于評(píng)估器件在開關(guān)過程中的性能非常重要，在高頻開關(guān)應(yīng)用中，需要盡量減小開關(guān)損耗。大家在設(shè)計(jì)高頻開關(guān)電路時(shí)，是如何選擇合適的開關(guān)時(shí)間參數(shù)的呢？

四、封裝尺寸

NVHL060N065SC1 采用 TO - 247 - 3L 封裝，文檔中詳細(xì)給出了封裝的各項(xiàng)尺寸參數(shù)。準(zhǔn)確了解封裝尺寸對(duì)于 PCB 布局設(shè)計(jì)至關(guān)重要，合理的布局可以保證器件的散熱和電氣性能。在進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì)時(shí)，大家是否會(huì)仔細(xì)核對(duì)封裝尺寸，以避免出現(xiàn)安裝和性能問題呢？

五、總結(jié)

onsemi 的 NVHL060N065SC1 N 溝道 MOSFET 具有低導(dǎo)通電阻、超低柵極電荷、低電容、高速開關(guān)等出色特性，并且通過了汽車級(jí)認(rèn)證，非常適合汽車車載充電器和 DC/DC 轉(zhuǎn)換器等應(yīng)用。在使用該器件時(shí)，電子工程師需要充分考慮其最大額定值、電氣特性和封裝尺寸等因素，合理設(shè)計(jì)電路和散熱系統(tǒng)，以確保器件能夠在各種工作條件下穩(wěn)定可靠地工作。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否還有其他關(guān)于該器件的使用經(jīng)驗(yàn)或問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。