深入解析 onsemi NTMFS5H663NL N 溝道功率 MOSFET

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，功率 MOSFET 是一種常見且關(guān)鍵的元件。今天，我們要詳細(xì)探討的是 onsemi 公司的 NTMFS5H663NL 這款 N 溝道功率 MOSFET，它具有諸多出色的特性，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。

文件下載：onsemi NTMFS5H663NL N溝道功率MOSFET.pdf

產(chǎn)品概述

NTMFS5H663NL 是一款耐壓 60V、導(dǎo)通電阻低至 7.2mΩ、連續(xù)漏極電流可達(dá) 61A 的 N 溝道功率 MOSFET。它采用了 5x6mm 的小尺寸封裝，為緊湊型設(shè)計(jì)提供了可能。同時(shí)，該器件具有低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷和電容的特點(diǎn)，能夠有效降低傳導(dǎo)損耗和驅(qū)動(dòng)損耗。而且，它是無鉛產(chǎn)品，符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保性能出色。

典型特性圖

應(yīng)用場(chǎng)景分析

結(jié)合搜索到的資料，NTMFS5H663NL這類MOSFET在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。在開關(guān)電源領(lǐng)域，它可以作為功率開關(guān)管，利用其低導(dǎo)通電阻的特性，降低導(dǎo)通損耗，提高電源的轉(zhuǎn)換效率。在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路中，NMOS管通常是比較常用的選擇，因?yàn)槠鋵?dǎo)通電阻小且容易制造，NTMFS5H663NL的大電流承載能力使其能夠很好地驅(qū)動(dòng)各類馬達(dá)。此外，在照明調(diào)光電路中，它也能憑借良好的開關(guān)特性實(shí)現(xiàn)對(duì)照明亮度的精確控制。

關(guān)鍵參數(shù)解讀

最大額定值

最大額定值規(guī)定了器件能夠承受的最大應(yīng)力，超過這些值可能會(huì)導(dǎo)致器件損壞或性能下降。例如，漏源電壓（$V{DSS}$）最大為 60V，這意味著在使用過程中，漏極和源極之間的電壓不能超過這個(gè)值，否則可能會(huì)造成擊穿損壞。同樣，柵源電壓（$V{GS}$）最大為 +20V，使用時(shí)要確保柵極和源極之間的電壓在這個(gè)范圍內(nèi)。連續(xù)漏極電流（$I{D}$）在不同的溫度條件下有不同的值，如在$T{C}=25^{\circ}C$時(shí)為 61A，在$T_{C}=100^{\circ}C$時(shí)為 39A，這表明溫度對(duì)電流承載能力有影響，在設(shè)計(jì)散熱方案時(shí)需要考慮這一點(diǎn)。

電氣特性

1. 關(guān)斷特性：漏源擊穿電壓（$V{(BR)DSS}$）為 60V，這是器件能夠承受的最大反向電壓。零柵壓漏電流（$I{DSS}$）在不同溫度下有不同的限制，在$T{J}=25^{\circ}C$、$V{DS}=60V$時(shí)，最大為 10μA，在$T_{J}=125^{\circ}C$時(shí)為 250μA，溫度升高會(huì)導(dǎo)致漏電流增大，這在高溫環(huán)境應(yīng)用中需要特別關(guān)注。
2. 導(dǎo)通特性：導(dǎo)通電阻（$R{DS(on)}$）是一個(gè)重要參數(shù)，在 10V 柵源電壓下為 7.2mΩ，在 4.5V 柵源電壓下為 10mΩ，較低的導(dǎo)通電阻可以減小導(dǎo)通損耗。正向跨導(dǎo)（$g{fs}$）在$V{DS}=15V$、$I{D}=20A$時(shí)為 64S，它反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制能力。
3. 電荷、電容及柵極電阻特性：輸入電容（$C{iss}$）、輸出電容（$C{oss}$）和反向傳輸電容（$C{RSS}$）等參數(shù)會(huì)影響器件的開關(guān)速度和驅(qū)動(dòng)損耗?？倴艠O電荷（$Q{G(TOT)}$）在不同柵源電壓下有不同的值，如在$V{GS}=4.5V$、$V{DS}=30V$、$I{D}=20A$時(shí)為 8nC，在$V{GS}=10V$、$V{DS}=30V$、$I{D}=20A$時(shí)為 17nC，較小的柵極電荷有利于降低驅(qū)動(dòng)損耗。
4. 開關(guān)特性：開關(guān)特性包括開通延遲時(shí)間（$t{d(ON)}$）、上升時(shí)間（$t{r}$）、關(guān)斷延遲時(shí)間（$t{d(OFF)}$）和下降時(shí)間（$t{f}$）等。這些參數(shù)決定了器件的開關(guān)速度，在高頻應(yīng)用中尤為重要。例如，開通延遲時(shí)間為 13.4ns，上升時(shí)間為 52.7ns，較短的開關(guān)時(shí)間可以提高開關(guān)頻率，減小開關(guān)損耗。

熱阻特性

熱阻參數(shù)反映了器件散熱的難易程度。結(jié)到殼的熱阻（$R{JC}$）為$2.4^{\circ}C/W$，結(jié)到環(huán)境的熱阻（$R{JA}$）在特定條件下為$41^{\circ}C/W$。需要注意的是，熱阻不是常數(shù)，它受到整個(gè)應(yīng)用環(huán)境的影響，如電路板的材質(zhì)、散熱片的使用等。在設(shè)計(jì)散熱方案時(shí)，要根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境和功率損耗來選擇合適的散熱措施，以確保器件的結(jié)溫在安全范圍內(nèi)。

封裝與訂購(gòu)信息

NTMFS5H663NL 采用 DFN5 封裝，尺寸為 5x6mm，這種小尺寸封裝適合緊湊型設(shè)計(jì)。訂購(gòu)時(shí)，產(chǎn)品型號(hào)為 NTMFS5H663NLT1G，采用 1500 顆/卷帶盤的包裝形式。對(duì)于卷帶盤的規(guī)格，如零件方向和帶盤尺寸等信息，可以參考 ON Semiconductor 的 Tape and Reel Packaging Specifications Brochure（BRD8011/D）。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，要考慮 MOSFET 的柵極電荷和電容特性。由于 NTMFS5H663NL 具有一定的柵極電荷，驅(qū)動(dòng)電路需要能夠提供足夠的瞬間短路電流來快速對(duì)柵極電容充電和放電，以實(shí)現(xiàn)快速的開關(guān)動(dòng)作。同時(shí)，要注意柵源電壓不能超過最大額定值，一般可以選擇合適的驅(qū)動(dòng)電壓，如資料中提到的常用的 4V 或 10V，并且要有一定的余量，以確保器件可靠導(dǎo)通。

散熱設(shè)計(jì)

根據(jù)前面提到的熱阻特性，要合理設(shè)計(jì)散熱方案。可以采用散熱片、風(fēng)扇等散熱措施，降低器件的結(jié)溫。在 PCB 設(shè)計(jì)時(shí)，要使用足夠面積的銅箔來散熱，例如資料中提到的使用$650mm^{2}$、2oz. 的銅焊盤。同時(shí)，要考慮整個(gè)應(yīng)用環(huán)境對(duì)熱阻的影響，確保在不同的工作條件下，器件的結(jié)溫都能保持在安全范圍內(nèi)。

防止寄生參數(shù)影響

MOSFET 存在寄生參數(shù)，如寄生電容和寄生二極管等。在開機(jī)或關(guān)機(jī)時(shí)，寄生參數(shù)可能會(huì)導(dǎo)致一些問題，如柵極電荷無法釋放導(dǎo)致器件導(dǎo)通擊穿。為了避免這種情況，可以在柵源之間并一個(gè)電阻，釋放柵極電荷。在高頻應(yīng)用中，還要注意寄生電感和電容引起的震蕩問題，可以通過在驅(qū)動(dòng)器和 MOS 的柵極之間串一個(gè)電阻來起到阻尼作用。

總結(jié)

NTMFS5H663NL 是一款性能出色的 N 溝道功率 MOSFET，具有小尺寸、低損耗等優(yōu)點(diǎn)。電子工程師在設(shè)計(jì)時(shí)，要深入理解其各項(xiàng)參數(shù)和特性，根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景，合理設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路和散熱方案，同時(shí)注意防止寄生參數(shù)的影響，以充分發(fā)揮該器件的性能，設(shè)計(jì)出高效、可靠的電路。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否遇到過類似 MOSFET 的參數(shù)選擇和設(shè)計(jì)難題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。