深入剖析 onsemi NVMFWS004N10MC N 沟道功率 MOSFET

在电子工程师的日常设计工作中，MOSFET 作为关键的功率器件，其性能和特性直接影响着整个电路的运行效率和稳定性。今天，我们就来详细剖析 onsemi 推出的 NVMFWS004N10MC 这款 100V、3.9mΩ、138A 的单 N 沟道功率 MOSFET。

文件下载：onsemi NVMFWS004N10MC单N沟道功率MOSFET.pdf

一、产品特性亮点

1. 紧凑设计

NVMFWS004N10MC 采用了 5x6mm 的小尺寸封装，这对于追求紧凑设计的电子产品来说至关重要。在如今越来越小型化的电子设备中，如便携式电子设备、汽车电子模块等，小尺寸的 MOSFET 能够节省宝贵的 PCB 空间，为其他元件的布局提供更多的可能性。

2. 低损耗优势

• 低导通电阻：该 MOSFET 具有低 $R_{DS(on)}$，能够有效降低导通损耗。低导通电阻意味着在电流通过时，MOSFET 本身产生的热量更少，从而提高了电路的效率，减少了能量的浪费。这对于需要长时间工作的电子设备来说，可以显著降低功耗，延长电池续航时间。
• 低栅极电荷和电容：低 $Q_{G}$ 和电容特性有助于减少驱动损耗。在高频开关应用中，快速的开关速度能够提高电路的响应速度和效率，而低栅极电荷和电容可以降低驱动电路的功耗，提高整个系统的性能。

3. 可靠性与合规性

• AEC - Q101 认证：通过了 AEC - Q101 认证，这表明该产品符合汽车级应用的严格要求，具有较高的可靠性和稳定性，能够在恶劣的汽车环境中正常工作。
• 环保合规：该器件无铅、无卤、无铍，并且符合 RoHS 标准，满足环保要求，有助于电子工程师设计出符合环保法规的产品。

典型应用

二、关键参数解读

1. 最大额定值

参数	符号	值	单位
漏源电压	$V_{DSS}$	100	V
栅源电压	$V_{GS}$	±20	V
连续漏极电流（$T_C = 25^{\circ}C$）	$I_D$	138	A
连续漏极电流（$T_C = 100^{\circ}C$）	$I_D$	98	A
稳态功率耗散（$T_C = 25^{\circ}C$）	$P_D$	164	W
稳态功率耗散（$T_C = 100^{\circ}C$）	$P_D$	82	W
脉冲漏极电流（$T_A = 25^{\circ}C$，$t_p = 10\mu s$）	$I_{DM}$	900	A
工作结温和存储温度范围	$TJ$，$T{stg}$	-55 至 +175	°C
源极电流（体二极管）	$I_S$	126	A
单脉冲漏源雪崩能量（$I_{L(pk)} = 9.2A$）	$E_{AS}$	536	mJ
引脚焊接回流温度（距外壳 1/8″，10s）	$T_L$	260	°C

这些最大额定值规定了 MOSFET 在正常工作时所能承受的最大电压、电流和功率等参数。在设计电路时，必须确保实际工作条件不超过这些额定值，否则可能会导致器件损坏，影响电路的可靠性。

2. 热阻额定值

参数	符号	值	单位
结到壳热阻（稳态）	$R_{JC}$	0.91	°C/W
结到环境热阻（稳态）	$R_{JA}$	39	°C/W

热阻是衡量 MOSFET 散热性能的重要参数。较低的热阻意味着 MOSFET 能够更快地将热量散发出去，从而保证其在工作过程中不会因为过热而损坏。需要注意的是，热阻会受到整个应用环境的影响，实际值可能会有所不同。

3. 电气特性

关断特性

• 漏源击穿电压：$V{(BR)DSS}$ 在 $V{GS} = 0V$，$I_D = 250\mu A$ 时为 100V，这表明该 MOSFET 能够承受 100V 的漏源电压而不会发生击穿现象。
• 零栅压漏极电流：$I_{DSS}$ 在不同温度下有不同的值，$T_J = 25^{\circ}C$ 时为 1μA，$T_J = 125^{\circ}C$ 时为 100μA。较低的零栅压漏极电流意味着在 MOSFET 关断时，漏极和源极之间的漏电较小，有助于提高电路的效率。

导通特性

• 栅极阈值电压：$V{GS(TH)}$ 在 $V{GS}=V_{DS}$，$I_D = 270\mu A$ 时为 2 - 4V，这是 MOSFET 开始导通的最小栅源电压。
• 漏源导通电阻：$R{DS(on)}$ 在 $V{GS}= 10V$，$I_D = 48A$ 时为 3.3 - 3.9mΩ，低导通电阻有助于降低导通损耗。

电荷与电容特性

• 输入电容：$C_{iss}$ 为 3600pF，输入电容的大小会影响 MOSFET 的开关速度和驱动电路的设计。
• 总栅极电荷：$Q_{G(TOT)}$ 为 48nC，总栅极电荷的大小决定了驱动 MOSFET 所需的电荷量，对驱动电路的功耗有重要影响。

开关特性

• 开通延迟时间：$t_{d(ON)}$ 为 25ns，开通延迟时间越短，MOSFET 能够更快地从关断状态转换到导通状态，提高开关速度。
• 关断延迟时间：$t_{d(OFF)}$ 为 39ns，关断延迟时间越短，MOSFET 能够更快地从导通状态转换到关断状态，减少开关损耗。

漏源二极管特性

• 正向二极管电压：$V{SD}$ 在 $V{GS}=0V$，$I_S = 48A$ 时，$T_J = 25^{\circ}C$ 为 0.84 - 1.3V，$T_J = 125^{\circ}C$ 为 0.73V。正向二极管电压的大小会影响体二极管的导通损耗。
• 反向恢复时间：$t_{RR}$ 为 65ns，反向恢复时间越短，体二极管在反向偏置时能够更快地恢复到截止状态，减少反向恢复损耗。

三、典型特性曲线分析

文档中提供了一系列典型特性曲线，如导通区域特性、传输特性、导通电阻与栅源电压关系、导通电阻与漏极电流和栅极电压关系、导通电阻随温度变化、漏源漏电流与电压关系、电容变化、栅源电压与总电荷关系、电阻性开关时间随栅极电阻变化、二极管正向电压与电流关系、最大额定正向偏置安全工作区、$I_{PEAK}$ 与雪崩时间关系以及热特性曲线等。这些曲线能够帮助电子工程师更好地了解 MOSFET 在不同工作条件下的性能表现，从而优化电路设计。

例如，通过导通电阻与温度的关系曲线，工程师可以预测在不同温度环境下 MOSFET 的导通电阻变化情况，进而调整电路参数，确保电路在各种温度条件下都能稳定工作。

四、封装与订购信息

1. 封装信息

该 MOSFET 采用 DFNW5 5x6（FULL - CUT SO8FL WF）封装，文档中详细给出了封装的尺寸信息，包括各个引脚的尺寸和位置。准确的封装尺寸信息对于 PCB 设计至关重要，能够确保 MOSFET 正确安装在电路板上。

2. 订购信息

产品型号为 NVMFWS004N10MCT1G，标记为 004W10，采用可焊侧翼 DFN5（无铅）封装，每盘 1500 个。同时，文档还提供了关于编带和卷轴规格的参考信息，方便工程师进行采购和生产。

五、设计建议与注意事项

1. 散热设计

由于 MOSFET 在工作过程中会产生热量，因此良好的散热设计至关重要。根据热阻参数，合理选择散热片或其他散热方式，确保 MOSFET 的结温不超过最大额定值。在实际应用中，可以通过热仿真软件对散热设计进行优化。

2. 驱动电路设计

考虑到 MOSFET 的栅极电荷和电容特性，设计合适的驱动电路。驱动电路的输出电压和电流应能够满足 MOSFET 的开关要求，同时尽量减少驱动损耗。可以选择专用的 MOSFET 驱动芯片来简化设计。

3. 过压和过流保护

在电路中设置过压和过流保护电路，以防止 MOSFET 在异常情况下受到损坏。例如，可以使用稳压二极管来限制漏源电压，使用保险丝或过流保护芯片来限制漏极电流。

4. 布局设计

在 PCB 布局时，应尽量减少 MOSFET 与其他元件之间的寄生电感和电容，以提高开关速度和减少电磁干扰。同时，合理安排散热路径，确保热量能够有效地散发出去。

总之，onsemi 的 NVMFWS004N10MC N 沟道功率 MOSFET 具有诸多优秀特性，但在实际应用中，电子工程师需要根据具体的设计要求，充分考虑其各项参数和特性，进行合理的电路设计和布局，以确保电路的性能和可靠性。你在使用这款 MOSFET 时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。