深入解析FDD5N50NZ - N沟道UniFET™ II MOSFET

在电子工程师的日常设计工作中，MOSFET是一种常见且关键的器件。今天我们就来深入了解一下FAIRCHILD的FDD5N50NZ - N沟道UniFET™ II MOSFET，看看它有哪些特性和应用场景。

文件下载：FDD5N50NZ-D.pdf

一、公司背景与产品编号变更

Fairchild已成为ON Semiconductor的一部分。由于系统要求，部分Fairchild可订购的零件编号需要更改，原编号中的下划线（_）将改为破折号（-）。大家可以访问ON Semiconductor的网站www.onsemi.com来验证更新后的器件编号。

二、FDD5N50NZ MOSFET概述

基本参数

FDD5N50NZ是一款N沟道UniFET™ II MOSFET，具备500V耐压、4A电流和1.5Ω导通电阻的特性。在VGS = 10V、ID = 2A的典型条件下，其导通电阻RD(on)为1.38Ω。

特性亮点

1. 低栅极电荷：典型值为9nC，有助于降低开关损耗，提高开关速度。
2. 低Crss：典型值为4pF，可改善开关性能，减少米勒效应的影响。
3. 100%雪崩测试：保证了器件在雪崩状态下的可靠性。
4. 改进的dv/dt能力：能更好地应对电压变化率，增强了器件的稳定性。
5. ESD改进能力：内部栅 - 源ESD二极管使该MOSFET能够承受超过2kV的HBM浪涌应力。
6. RoHS合规：符合环保要求，满足绿色电子的设计需求。

应用领域

适用于多种领域，如LCD/LED/PDP TV、照明以及不间断电源（UPS）等。

三、详细参数分析

绝对最大额定值

参数	数值	单位
漏源电压VDSS	500	V
栅源电压VGSS	±25	V
连续漏极电流（TC = 25°C）	4	A
连续漏极电流（TC = 100°C）	2.4	A
脉冲漏极电流IDM	16	A
单脉冲雪崩能量EAS	304	mJ
重复雪崩能量EAR	6.2	mJ
峰值二极管恢复dv/dt	10	V/ns
功率耗散PD（TC = 25°C）	62	W
25°C以上降额	0.5	W/°C
工作和存储温度范围TJ, TSTG	-55 至 +150	°C
焊接时最大引脚温度（距外壳1/8”，5秒）	300	°C

热特性

热阻方面，结到外壳的最大热阻RθJC为2.0°C/W，结到环境的最大热阻RθJA为90°C/W。这对于散热设计至关重要，工程师在设计时需要根据实际情况考虑散热措施，以确保器件在合适的温度范围内工作。

电气特性

1. 关断特性
   • 漏源击穿电压BVDSS在ID = 250μA、VGS = 0V、TJ = 25°C时为500V。
   • 击穿电压温度系数ΔBVDSS/ΔTJ在ID = 250μA、参考25°C时为0.5V/°C。
   • 零栅压漏极电流IDSS在VDS = 500V、VGS = 0V时最大为1μA；在VDS = 400V、TC = 125°C时最大为10μA。
   • 栅 - 体泄漏电流IGSS在VGS = ±25V、VDS = 0V时最大为±10μA。
2. 导通特性
   • 栅极阈值电压VGS(th)在VGS = VDS、ID = 250μA时，范围为3.0 - 5.0V。
   • 静态漏源导通电阻RDS(on)在VGS = 10V、ID = 2A时，典型值为1.38Ω，最大值为1.5Ω。
   • 正向跨导gFS在VDS = 20V、ID = 2A时，典型值为3.54S。
3. 动态特性
   • 输入电容Ciss在VDS = 25V、VGS = 0V、f = 1MHz时，典型值为330pF，最大值为440pF。
   • 输出电容Coss典型值为50pF，最大值为70pF。
   • 反向传输电容Crss典型值为4pF，最大值为6pF。
   • 10V时的总栅极电荷Qg(tot)在VDS = 400V、ID = 4A、VGS = 10V时，典型值为9nC，最大值为12nC。
   • 栅 - 源栅极电荷Qgs典型值为2nC，栅 - 漏“米勒”电荷Qgd典型值为4nC。
4. 开关特性
   • 导通延迟时间td(on)典型值为12ns，最大值为35ns。
   • 导通上升时间tr典型值为22ns，最大值为55ns。
   • 关断延迟时间td(off)典型值为28ns，最大值为65ns。
   • 关断下降时间tf典型值为21ns，最大值为50ns。
5. 漏源二极管特性
   • 最大连续漏源二极管正向电流为4A，最大脉冲漏源二极管正向电流为16A。
   • 漏源二极管正向电压VSD在VGS = 0V、ISD = 4A时为1.4V。
   • 反向恢复时间trr在VGS = 0V、ISD = 4A、dIF/dt = 100A/μs时典型值为210ns。
   • 反向恢复电荷Qrr典型值为1.1μC。

四、典型性能特性

文档中给出了多个典型性能特性曲线，包括导通区域特性、导通电阻随漏极电流和栅极电压的变化、电容特性、转移特性、体二极管正向电压随源电流和温度的变化、栅极电荷特性、击穿电压随温度的变化、导通电阻随温度的变化、最大安全工作区、最大漏极电流随外壳温度的变化以及瞬态热响应曲线等。这些曲线可以帮助工程师更好地了解器件在不同条件下的性能表现，从而优化设计。

五、测试电路与波形

文档还提供了栅极电荷测试电路及波形、电阻性开关测试电路及波形、无钳位电感开关测试电路及波形以及峰值二极管恢复dv/dt测试电路及波形。这些测试电路和波形对于工程师验证器件性能、进行电路设计和调试具有重要的参考价值。

六、机械尺寸与封装

FDD5N50NZ采用D - PAK封装，文档给出了详细的机械尺寸图。同时提醒大家，封装图纸可能会随时更改，建议访问Fairchild Semiconductor的在线封装区域获取最新的封装图纸。

七、商标与免责声明

文档中列出了Fairchild Semiconductor及其全球子公司拥有的众多商标。同时强调了公司对产品的免责声明，包括有权随时更改产品设计、不承担产品应用或使用中的任何责任、不授予专利权利等。此外，明确指出产品不授权用于生命支持系统或FDA Class 3医疗设备等关键应用领域。

八、产品状态定义

文档对产品状态进行了定义，包括提前信息（Formative / In Design）、初步（First Production）、无需标识（Full Production）和过时（Not In Production）等不同状态及其含义。这有助于工程师了解产品的开发和生产阶段，合理选择合适的产品进行设计。

在实际设计中，电子工程师需要根据具体的应用需求，综合考虑FDD5N50NZ的各项参数和特性，合理选择和使用该器件。同时，要关注产品编号的变更以及相关的免责声明和安全注意事项，确保设计的可靠性和安全性。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。