深入解析 IRF150DM115 MOSFET：特性、参数与应用

在电子工程师的日常设计工作中，MOSFET（金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管）是一种极为常见且关键的电子元件。今天，我们就来详细探讨一下 Infineon 公司的 IRF150DM115 MOSFET，看看它有哪些独特之处以及适用于哪些应用场景。

文件下载：Infineon Technologies IRF150DM115 OptiMOS™ 5 150V MOSFET.pdf

一、产品概述

IRF150DM115 属于 OptiMOS™ 5 系列，耐压为 150V，采用 DirectFET™ 封装技术。这种 MOSFET 具备多种出色的特性，使其在众多应用领域中表现卓越。

特性亮点

1. 环保封装：采用无铅、超薄双面冷却封装，不仅符合环保要求，还能有效提升散热性能，有助于降低器件温度，提高系统的稳定性和可靠性。
2. 优秀的品质因数（FOM）：具有出色的栅极电荷与导通电阻（RDS(on)）乘积，这意味着在开关过程中能够减少能量损耗，提高效率。
3. 极低的导通电阻：极低的 RDS(on) 可以降低导通时的功率损耗，减少发热，提高系统的能效。
4. N 沟道正常电平：适用于多种电路设计，方便工程师进行电路搭建。
5. 100% 雪崩测试：经过严格的雪崩测试，保证了器件在承受瞬间高能量冲击时的可靠性，增强了系统的抗干扰能力。

二、应用领域

IRF150DM115 的应用范围十分广泛，以下是一些常见的应用场景：

1. 电机驱动：可用于有刷电机驱动、同步整流和无刷直流（BLDC）电机驱动应用，为电机提供高效稳定的驱动电流。
2. 电池供电电路：由于其低功耗特性，非常适合用于电池供电的电路中，延长电池的使用寿命。
3. 桥拓扑电路：在半桥和全桥拓扑结构中发挥重要作用，实现高效的功率转换。
4. 谐振模式电源：为谐振模式电源提供稳定的开关性能，提高电源的效率和稳定性。
5. OR -ing 和冗余电源开关：可用于实现电源的冗余备份和切换功能，确保系统的不间断供电。
6. DC/DC 和 AC/DC 转换器：在各种电源转换电路中，帮助实现高效的电压转换。
7. DC/AC 逆变器：将直流电转换为交流电，为各种设备提供所需的电源。

三、关键性能参数

1. 最大额定值

在环境温度 $T_{A}=25^{circ} C$ 时，IRF150DM115 的部分最大额定值如下：	参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	测试条件
连续漏极电流	$I_D$		60		A	$V_{GS}=10V$，$TA=25^{circ}C$，$R{THJA}=45^{circ}C/W$；$V_{GS}=10V$，$TC=25^{circ}C$；$V{GS}=10V$，$T_C=100^{circ}C$
脉冲漏极电流	$I_{D,pulse}$			240	A	$T_A=25^{circ}C$
雪崩能量，单脉冲	$E_{AS}$		72		mJ	$Ip=45 A$，$R{GS}=25$
栅源电压	$V_{GS}$	-20		20	V
功率耗散	$P_{tot}$		78	2.8	W	$T_C=25^{circ}C$；$TA=25^{circ}C$，$R{THA}=45^{circ}C/W$
工作和存储温度	$Tj$，$T{stg}$	-40		150	$^{circ}C$

2. 热特性

热特性对于 MOSFET 的性能和可靠性至关重要。IRF150DM115 的热特性参数如下：	参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	测试条件
结 - 壳热阻	$R_{thJC}$		1.6		$^{circ}C/W$
双面冷却结 - 环境热阻	$R_{thJA}$		12.5		$^{circ}C/W$
最小焊盘安装结 - 环境热阻	$R_{thJA}$		20		$^{circ}C/W$
结 - 环境热阻	$R_{thJA}$		45		$^{circ}C/W$
器件在 PCB 上的热阻	$R_{thJ - PCB}$		0.75		$^{circ}C/W$
焊接温度	$T_{sold}$			260	$^{circ}C$	回流焊 MSL3

3. 电气特性

静态特性

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	测试条件
漏源击穿电压	$V_{(BR)DSS}$	150			V	$V_{GS}=0V$，$I_D=1mA$
栅极阈值电压	$V_{GS(th)}$	3	3.8	4.6	V	$V{DS}=V{GS}$，$I_D=106 mu A$
零栅压漏极电流	$I_{DSS}$		0.1	1	$mu A$	$V{DS}=120V$，$V{GS}=0V$，$T=25^{circ}C$；$V{DS}=120V$，$V{GS}=0V$，$T=125^{circ}C$
栅源泄漏电流	$I_{GSS}$			100	nA	$V{GS}=20 V$，$V{DS}=0V$
漏源导通电阻	$R_{DS(on)}$		8.5	11.3	m$Omega$	$V_{GS}=10V$，$I_D=45 A$
栅极电阻	$R_G$		0.7
跨导	$g_{fs}$	33	66		S	$vert V_{DS}vertgeq2V$，$IDleq R{DS(on)max}$，$I_D=45 A$

动态特性

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	测试条件
输入电容	$C_{iss}$		2300	3000	pF	$V{GS}=0 V$，$V{DS}=75V$，$f=1 MHz$
输出电容	$C_{oss}$		580	780	pF	$V{GS}=0V$，$V{DS}=75V$，$f=1 MHz$
反向传输电容	$C_{rss}$		41	70	pF	$V{GS}=0V$，$V{DS}=75V$，$F=1MHz$
导通延迟时间	$t_{d(on)}$		11		ns	$V{DD}=75V$，$V{GS}=10V$，$ID=45 A$，$R{G.ext}=1.6Omega$
上升时间	$t_r$		21		ns	$V{DD}=75V$，$V{GS}=10V$，$ID=45 A$，$R{G.ext}=1.6Omega$
关断延迟时间	$t_{d(off)}$		14		ns	$V{DD}=75 V$，$V{GS}=10V$，$ID=45 A$，$R{G.ext}=1.6Omega$
下降时间	$t_f$		14		ns	$V{DD}=75 V$，$V{GS}=10V$，$ID=45 A$，$R{G.ext}=1.6Omega$

栅极电荷特性

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	测试条件
栅源电荷	$Q_{gs}$		13.2		nC	$V_{DD}=75V$，$ID=45 A$，$V{GS}=0$ 到 $10V$
阈值栅极电荷	$Q_{g(th)}$		8.7		nC	$V_{DD}=75V$，$ID=45A$，$V{GS}=0$ 到 $10V$
栅漏电荷	$Q_{gd}$		8.0	12	nC	$V_{DD}=75V$，$ID=45 A$，$V{GS}=0$ 到 $10V$
开关电荷	$Q_{sw}$		12.5		nC	$V_{DD}=75 V$，$ID=45 A$，$V{GS}=0$ 到 $10V$
总栅极电荷	$Q_g$		33	50	nC	$V_{DD}=75V$，$ID=45 A$，$V{GS}=0$ 到 $10V$
栅极平台电压	$V_{plateau}$		5.7		V	$V_{DD}=75V$，$ID=45 A$，$V{GS}=0$ 到 $10V$
输出电荷	$Q_{oss}$		87	115	nC	$V{DS}=75V$，$V{GS}=0V$

反向二极管特性

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	测试条件
二极管连续正向电流	$I_S$			60	A	$T_C=25^{circ}C$
二极管脉冲电流	$I_{S,pulse}$			240	A	$T_C=25^{circ}C$
二极管正向电压	$V_{SD}$		0.9	1.2	V	$V_{DS}=0 V$，$I_D=45 A$，$T=25^{circ}C$
反向恢复时间	$t_{rr}$		39	78	ns	$V_R=75V$，$I_F=45 A$，$di/dt=100 A/mu s$
反向恢复电荷	$Q_{rr}$		47	94	nC	$V_R=75V$，$I_F=45 A$，$di/dt=100 A/mu s$

四、封装尺寸

IRF150DM115 采用 MG - WDSON - 5 封装，其具体尺寸如下：	尺寸	毫米（最小值）	毫米（最大值）
A	0.59	0.70
A1	0.00	0.10
A2	0.08	0.17
b	0.88	0.92
b1	0.48	0.52
D	4.80	5.05
D1	3.85	3.95
E	6.25	6.35
E1	1.38	1.42
E2	0.78	0.82
E3	3.125	3.33
E4	1.525	1.73
L	0.35	0.45
R		0.10
N	5

工程师在进行 PCB 设计时，需要根据这些尺寸来合理布局器件，确保电路板的设计符合要求。

五、总结

IRF150DM115 是一款性能出色的 MOSFET，具有低导通电阻、优秀的开关性能和良好的散热特性等优点，适用于多种电源和电机驱动应用。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，综合考虑其各项参数，合理选择和使用该器件，以实现系统的高效、稳定运行。同时，在使用过程中，如果对某些参数或应用场景存在疑问，可以参考数据手册或联系英飞凌技术支持团队获取更多帮助。大家在使用 IRF150DM115 进行设计时，有没有遇到过什么有趣的问题或者独特的应用案例呢？欢迎在评论区分享交流。