深入剖析 FCB290N80 N-Channel SuperFET? II MOSFET

一、前言

在電子工程領(lǐng)域，MOSFET 作為關(guān)鍵的功率器件，廣泛應(yīng)用于各類電源和開關(guān)電路中。今天我們要詳細(xì)探討的是 FCB290N80 N-Channel SuperFET? II MOSFET，它由 Fairchild Semiconductor 推出，如今 Fairchild 已成為 ON Semiconductor 的一部分。這款 MOSFET 具有諸多優(yōu)異特性，適用于多種重要應(yīng)用場(chǎng)景。

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二、產(chǎn)品背景與編號(hào)變更

Fairchild Semiconductor 被 ON Semiconductor 整合后，部分 Fairchild 可訂購(gòu)的零件編號(hào)需要更改以滿足 ON Semiconductor 的系統(tǒng)要求。由于 ON Semiconductor 的產(chǎn)品管理系統(tǒng)無(wú)法處理帶有下劃線（）的零件命名，F(xiàn)airchild 零件編號(hào)中的下劃線（）將更改為破折號(hào)（-）。大家可通過(guò) ON Semiconductor 網(wǎng)站核實(shí)更新后的器件編號(hào)，最新的訂購(gòu)信息可在 www.onsemi.com 上找到。若有關(guān)于系統(tǒng)集成的問(wèn)題，可發(fā)郵件至 Fairchild_questions@onsemi.com。

三、FCB290N80 主要特性

（一）基本參數(shù)

• 電壓與電流：該 MOSFET 的漏源電壓（VDSS）為 800V，連續(xù)漏極電流（ID）在 (T{C}=25^{circ}C) 時(shí)為 17A，在 (T{C}=100^{circ}C) 時(shí)為 10.8A，脈沖漏極電流（IDM）可達(dá) 42A。
• 電阻：靜態(tài)漏源導(dǎo)通電阻 (R_{DS(on)}) 典型值為 0.259Ω，最大值為 0.290Ω。

（二）突出特點(diǎn)

• 超低柵極電荷：典型的柵極總電荷 (Q{g(tot)}) 在 (V{DS}=640V)、(I{D}=17A)、(V{GS}=10V) 時(shí)為 58nC，這有助于降低開關(guān)損耗，提高開關(guān)速度。
• 低輸出電容：有效輸出電容 (C_{oss(eff.)}) 典型值為 240pF，能減少開關(guān)過(guò)程中的能量損耗，提升效率。
• 低 (E_{oss})：典型的 (E_{oss}) 在 400V 時(shí)為 5.4μJ，可降低開關(guān)過(guò)程中的電壓尖峰和電磁干擾。
• 雪崩測(cè)試：經(jīng)過(guò) 100% 雪崩測(cè)試，具有良好的雪崩能量耐量，能在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作。
• 符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)：環(huán)保特性使其符合相關(guān)環(huán)保法規(guī)要求。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）AC - DC 電源

FCB290N80 的高電壓承受能力和低導(dǎo)通電阻特性，使其在 AC - DC 電源中能夠有效降低傳導(dǎo)損耗，提高電源效率。同時(shí)，其快速的開關(guān)性能有助于減少開關(guān)損耗，提升電源的整體性能。

（二）LED 照明

在 LED 照明應(yīng)用中，該 MOSFET 的低柵極電荷和低輸出電容特性，可實(shí)現(xiàn)高效的開關(guān)控制，減少能量損耗，提高 LED 燈具的能效和穩(wěn)定性。

五、絕對(duì)最大額定值

這些絕對(duì)最大額定值為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了安全邊界，確保 MOSFET 在正常工作范圍內(nèi)不會(huì)因過(guò)壓、過(guò)流等因素?fù)p壞。

六、電氣特性

（一）關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓（(BV_{DSS})）：在 (V{GS}=0V)、(I{D}=1mA)、(T_{J}=25^{circ}C) 時(shí)為 800V，擊穿電壓溫度系數(shù)為 0.85V/°C。
• 零柵壓漏極電流（(I_{DSS})）：在 (V{DS}=800V)、(V{GS}=0V) 時(shí)最大值為 25μA，在 (V{DS}=640V)、(V{GS}=0V)、(T_{C}=125^{circ}C) 時(shí)最大值為 250μA。
• 柵極 - 體泄漏電流（(I_{GSS})）：在 (V{GS}=±20V)、(V{DS}=0V) 時(shí)最大值為 ±10μA。

（二）導(dǎo)通特性

• 柵極閾值電壓（(V_{GS(th)})）：在 (V{GS}=V{DS})、(I_{D}=1.7mA) 時(shí)，范圍為 2.5 - 4.5V。
• 靜態(tài)漏源導(dǎo)通電阻（(R_{DS(on)})）：在 (V{GS}=10V)、(I{D}=8.5A) 時(shí)，典型值為 0.259Ω，最大值為 0.290Ω。
• 正向跨導(dǎo)（(g_{FS})）：在 (V{DS}=20V)、(I{D}=8.5A) 時(shí)典型值為 20S。

（三）動(dòng)態(tài)特性

• 輸入電容（(C_{iss})）：在 (V{DS}=100V)、(V{GS}=0V)、(f = 1MHz) 時(shí)，范圍為 2410 - 3205pF。
• 輸出電容（(C_{oss})）：不同條件下有不同數(shù)值，如在某些條件下為 75 - 100pF，在 (V{DS}=480V)、(V{GS}=0V)、(f = 1MHz) 時(shí)為 35pF。
• 反向傳輸電容（(C_{rss})）：典型值為 0.36pF。
• 有效輸出電容（(C_{oss(eff.)})）：在 (V{DS}=0V) 至 480V、(V{GS}=0V) 時(shí)典型值為 240pF。
• 總柵極電荷（(Q_{g(tot)})）：在 (V{DS}=640V)、(I{D}=17A)、(V_{GS}=10V) 時(shí)，典型值為 58nC，最大值為 75nC。
• 柵源柵極電荷（(Q_{gs})）：典型值為 11nC。
• 柵漏“米勒”電荷（(Q_{gd})）：典型值為 22nC。
• 等效串聯(lián)電阻（(ESR)）：在 (f = 1MHz) 時(shí)典型值為 0.75Ω。

（四）開關(guān)特性

• 導(dǎo)通延遲時(shí)間（(t_{d(on)})）：范圍為 22 - 54ns。
• 導(dǎo)通上升時(shí)間（(t_{r})）：在 (V{DD}=400V)、(I{D}=17A) 時(shí)，范圍為 14 - 38ns。
• 關(guān)斷延遲時(shí)間（(t_{d(off)})）：在 (V{Gs}=10V)、(R{g}=4.7) 時(shí)，范圍為 61 - 132ns。
• 關(guān)斷下降時(shí)間（(t_{f})）：范圍為 2.6 - 15ns。

（五）漏源二極管特性

• 最大連續(xù)漏源二極管正向電流（(I_{S})）：為 17A。
• 最大脈沖漏源二極管正向電流（(I_{SM})）：為 42A。
• 漏源二極管正向電壓（(V_{SD})）：在 (V{GS}=0V)、(I{SD}=17A) 時(shí)最大值為 1.2V。
• 反向恢復(fù)時(shí)間（(t_{rr})）：在 (V{GS}=0V)、(I{SD}=17A)、(dI_{F}/dt = 100A/μs) 時(shí)為 511ns。
• 反向恢復(fù)電荷（(Q_{rr})）：典型值為 12μC。

七、典型性能特性

文檔中給出了多個(gè)典型性能特性曲線，如導(dǎo)通區(qū)域特性、轉(zhuǎn)移特性、導(dǎo)通電阻隨漏極電流和柵極電壓的變化、體二極管正向電壓隨源極電流和溫度的變化、電容特性、柵極電荷特性、擊穿電壓和導(dǎo)通電阻隨溫度的變化、最大安全工作區(qū)、最大漏極電流隨殼溫的變化、瞬態(tài)熱響應(yīng)曲線等。這些曲線直觀地展示了 MOSFET 在不同工作條件下的性能表現(xiàn)，工程師可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求參考這些曲線進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

八、測(cè)試電路與波形

文檔還提供了多種測(cè)試電路和波形圖，包括柵極電荷測(cè)試電路、電阻性開關(guān)測(cè)試電路、非鉗位電感開關(guān)測(cè)試電路、峰值二極管恢復(fù) dv/dt 測(cè)試電路等。這些測(cè)試電路和波形圖有助于工程師理解 MOSFET 在不同測(cè)試條件下的工作原理和性能表現(xiàn)，為實(shí)際測(cè)試和驗(yàn)證提供了參考。

九、總結(jié)

FCB290N80 N-Channel SuperFET? II MOSFET 憑借其超低柵極電荷、低輸出電容、低 (E_{oss}) 等優(yōu)異特性，以及在 AC - DC 電源和 LED 照明等領(lǐng)域的廣泛適用性，成為電子工程師在功率開關(guān)電路設(shè)計(jì)中的理想選擇。但在使用過(guò)程中，工程師需嚴(yán)格遵循其絕對(duì)最大額定值和電氣特性要求，參考典型性能特性曲線和測(cè)試電路進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以確保電路的可靠性和穩(wěn)定性。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似 MOSFET 的特殊問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。