Onsemi FCP190N60E与FCPF190N60E MOSFET深度解析

在电子工程师的日常设计工作中，MOSFET是不可或缺的关键元件。今天我们就来深入探讨Onsemi推出的两款N沟道SUPERFET II系列MOSFET——FCP190N60E和FCPF190N60E。

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一、产品概述

SUPERFET II MOSFET是Onsemi全新的高压超结（SJ）MOSFET系列，它采用了电荷平衡技术，具备出色的低导通电阻和低栅极电荷性能。该技术旨在最大程度地降低传导损耗，提供卓越的开关性能、dv/dt速率和更高的雪崩能量。

FCP190N60E和FCPF190N60E属于SUPERFET II MOSFET的易驱动系列，与普通的SUPERFET II MOSFET系列相比，其上升和下降时间稍慢。型号后缀的“E”表明该系列有助于解决电磁干扰（EMI）问题，使设计更容易实现。如果在应用中需要更快的开关速度且开关损耗必须降至最低，建议考虑普通的SUPERFET II MOSFET系列。

二、产品特性

1. 电气特性

• 耐压与电流：两款产品的漏源电压（VDS）均为600V，最大连续漏极电流（ID）在Tc = 25°C时为20.6A（受最大结温限制）。
• 导通电阻：典型的导通电阻RDS(on)为160mΩ（VGS = 10V，ID = 10A），这意味着在导通状态下能有效降低功率损耗。
• 栅极电荷：超低的栅极电荷（典型Qg = 63nC），有助于减少开关损耗，提高开关速度。
• 输出电容：低有效输出电容（典型Coss(eff.) = 178pF），可降低开关过程中的能量损耗。
• 雪崩测试：经过100%雪崩测试，保证了产品在雪崩状态下的可靠性。
• 集成栅极电阻：集成的栅极电阻有助于稳定栅极信号，提高抗干扰能力。
• 环保合规：符合RoHS标准，满足环保要求。

2. 热特性

• 热阻：FCP190N60E的结到外壳热阻（RJC）最大为0.6°C/W，FCPF190N60E的RJC最大为3.2°C/W。结到环境热阻（RJA）两款产品均最大为62.5°C/W。合理的热阻设计有助于热量的散发，保证产品在不同环境下的稳定运行。

三、应用领域

• 显示设备照明：适用于LCD / LED / PDP TV照明，为显示设备提供稳定的电源支持。
• 太阳能逆变器：在太阳能发电系统中，能够高效地将直流电转换为交流电，提高能源转换效率。
• AC - DC电源供应：为各种电子设备提供稳定的直流电源，确保设备的正常运行。

四、封装与订购信息

1. 封装形式

• FCP190N60E采用TO - 220封装，这种封装具有良好的散热性能，适用于功率较大的应用场景。
• FCPF190N60E采用TO - 220F封装，同样具备较好的散热特性，并且引脚布局更适合一些特定的电路板设计。

2. 订购信息

设备型号	封装	包装数量
FCP190N60E	TO - 220	800个/管
FCPF190N60E	TO - 220F	1000个/管

五、典型性能曲线分析

1. 导通区域特性

从导通区域特性曲线（图1）可以看出，不同栅源电压（VGS）下，漏极电流（ID）随漏源电压（VDS）的变化情况。工程师可以根据实际需求选择合适的VGS和VDS，以获得最佳的导通性能。

2. 传输特性

传输特性曲线（图2）展示了ID与VGS之间的关系。通过该曲线，我们可以确定MOSFET的阈值电压和跨导等参数，为电路设计提供重要依据。

3. 导通电阻变化特性

导通电阻（RDS(on)）随漏极电流（ID）和栅极电压（VGS）的变化曲线（图3）显示，在不同的工作条件下，RDS(on)会发生变化。了解这一特性有助于优化电路设计，降低功率损耗。

4. 体二极管正向电压特性

体二极管正向电压（VSD）随源极电流和温度的变化曲线（图4）反映了体二极管在不同工作条件下的性能。在设计中需要考虑体二极管的正向电压降，以确保电路的效率和稳定性。

5. 电容特性

电容特性曲线（图5）展示了输入电容（Ciss）、输出电容（Coss）和反向传输电容（Crss）随VDS的变化情况。这些电容参数对MOSFET的开关速度和开关损耗有重要影响，工程师需要根据实际应用进行合理选择。

6. 栅极电荷特性

栅极电荷特性曲线（图6）显示了总栅极电荷（Qg(tot)）与VGS和VDS的关系。了解栅极电荷特性有助于优化栅极驱动电路，提高开关效率。

7. 击穿电压和导通电阻随温度变化特性

击穿电压（BVDSS）和导通电阻（RDS(on)）随结温（TJ）的变化曲线（图7和图8）表明，这两个参数会随着温度的变化而发生改变。在设计中需要考虑温度对MOSFET性能的影响，确保电路在不同温度环境下的可靠性。

8. 最大安全工作区

最大安全工作区曲线（图9和图10）规定了MOSFET在不同脉冲宽度和温度下的安全工作范围。工程师在设计电路时必须确保MOSFET的工作点在安全工作区内，以避免器件损坏。

9. 最大漏极电流与外壳温度关系

最大漏极电流（ID）与外壳温度（TC）的关系曲线（图11）显示了在不同外壳温度下，MOSFET能够承受的最大漏极电流。这对于散热设计和功率管理非常重要。

10. Eoss与漏源电压关系

Eoss与漏源电压（VDS）的关系曲线（图12）反映了MOSFET在开关过程中的能量损耗情况。降低Eoss可以提高电路的效率，减少能量浪费。

11. 瞬态热响应曲线

瞬态热响应曲线（图13和图14）展示了MOSFET在不同脉冲持续时间下的热响应特性。了解这一特性有助于设计合理的散热方案，确保MOSFET在瞬态工作条件下的可靠性。

六、测试电路与波形

文档中还给出了栅极电荷测试电路与波形（图15）、电阻性开关测试电路与波形（图16）、非钳位电感开关测试电路与波形（图17）以及峰值二极管恢复dv/dt测试电路与波形（图18）。这些测试电路和波形为工程师验证MOSFET的性能提供了重要的参考依据。

七、机械封装尺寸

文档详细给出了TO - 220 Fullpack, 3 - Lead / TO - 220F - 3SG（CASE 221AT）和TO - 220 - 3LD（CASE 340AT）两种封装的尺寸信息，包括各个尺寸的最小值、典型值和最大值，以及公差要求。工程师在进行电路板设计时，需要根据这些尺寸信息合理布局MOSFET，确保其与其他元件的兼容性。

综上所述，Onsemi的FCP190N60E和FCPF190N60E MOSFET具有出色的电气性能和热性能，适用于多种应用领域。电子工程师在设计电路时，可以根据具体需求选择合适的型号，并参考文档中的各项特性和测试数据，以确保电路的可靠性和性能优化。你在使用这些MOSFET的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。