onsemi FDP20N50/FDPF20N50/FDPF20N50T MOSFET器件深度解析

在电子设计领域，MOSFET是不可或缺的关键元件，其性能直接影响到电路的效率和稳定性。今天我们就来深入探讨一下安森美（onsemi）的FDP20N50/FDPF20N50/FDPF20N50T这三款N沟道MOSFET器件，看看它们有哪些独特之处。

文件下载：FDPF20N50T-D.pdf

一、产品概述

FDP20N50、FDPF20N50和FDPF20N50T属于安森美的UniFET MOSFET系列，该系列基于平面条纹和DMOS技术，专为降低导通电阻、提供更好的开关性能和更高的雪崩能量强度而设计。这些器件适用于多种开关电源转换器应用，如功率因数校正（PFC）、平板显示（FPD）电视电源、ATX电源和电子灯镇流器等。

二、产品特性

2.1 低导通电阻

在(V{GS}=10V)，(I{D}=10A)的条件下，典型导通电阻(R_{DS(on)})为(200mΩ)，最大为(230mΩ)。低导通电阻意味着在导通状态下，器件的功率损耗更小，能有效提高电路效率。大家在设计电路时，低导通电阻可以减少发热，提高系统的稳定性，那么在实际应用中，我们如何进一步优化以降低导通损耗呢？

2.2 低栅极电荷

典型栅极电荷为(45.6nC)。低栅极电荷可以减少开关过程中的能量损耗，提高开关速度，从而提升整个电路的性能。在高频开关应用中，低栅极电荷的优势更加明显，你在高频电路设计中是否也更倾向于选择低栅极电荷的MOSFET呢？

2.3 低反馈电容(C_{rss})

典型(C{rss})为(27pF)。低(C{rss})有助于减少开关过程中的电压尖峰和振荡，提高开关的可靠性。在一些对开关波形要求较高的应用中，低(C{rss})的作用就显得尤为重要，你有没有遇到过因为(C{rss})过高而导致开关波形不理想的情况呢？

2.4 100%雪崩测试

经过100%雪崩测试，确保了器件在雪崩情况下的可靠性和稳定性。这对于一些可能会遇到雪崩情况的应用，如电感负载开关电路，提供了可靠的保障。在设计这类电路时，雪崩测试合格的器件能让我们更加放心，你在设计类似电路时是否会特别关注器件的雪崩特性呢？

三、绝对最大额定值

参数	FDP20N50	FDPF20N50/FDPF20N50T	单位
漏源电压(V_{DSS})	500	500	V
连续漏极电流（(T{C}=25^{circ}C)）(I{D})	20	20*	A
连续漏极电流（(T{C}=100^{circ}C)）(I{D})	12.9	12.9*	A
脉冲漏极电流(I_{DM})	80	80*	A
栅源电压(V_{GSS})	±30	±30	V
单脉冲雪崩能量(E_{AS})	1110	1110	mJ
雪崩电流(I_{AR})	20	20	A
重复雪崩能量(E_{AR})	25	25	mJ
峰值二极管恢复(dv/dt)	4.5	4.5	V/ns
功率耗散（(T{C}=25^{circ}C)）(P{D})	250	38.5	W
25°C以上降额系数	2.0	0.3	W/°C
工作和存储温度范围(T{J},T{STG})	- 55至 + 150	- 55至 + 150	°C
最大焊接引线温度（距外壳1/8英寸，5秒）(T_{L})	300	300	°C

需要注意的是，超过最大额定值可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。在实际设计中，我们必须确保器件的工作条件在这些额定值范围内，你在设计时是如何确保器件工作在安全范围内的呢？

四、热特性

参数	FDP20N50	FDPF20N50/FDPF20N50T	单位
结到外壳的热阻(R_{θJC})（最大）	0.5	3.3	°C/W
结到环境的热阻(R_{θJA})（最大）	62.5	62.5	°C/W

热特性对于MOSFET的性能和可靠性至关重要。较低的热阻可以更有效地将热量散发出去，降低结温，从而提高器件的稳定性。在散热设计中，我们可以根据热阻参数来选择合适的散热方式和散热器件，你在散热设计方面有哪些经验可以分享呢？

五、电气特性

5.1 关断特性

• 漏源击穿电压(B{V DSS})：在(V{GS}=0V)，(I_{D}=250μA)时，为(500V)。
• 击穿电压温度系数：在(I_{D}=250μA)，参考温度为(25^{circ}C)时，为(0.5V/^{circ}C)。
• 零栅压漏极电流(I{DSS})：在(V{DS}=500V)，(V{GS}=0V)时，最大值为(1μA)；在(V{DS}=400V)，(T_{C}=125^{circ}C)时，最大值为(10μA)。
• 栅体正向泄漏电流(I{GSSF})：在(V{GS}=30V)，(V_{DS}=0V)时，为(100nA)。
• 栅体反向泄漏电流(I{GSSR})：在(V{GS}=-30V)，(V_{DS}=0V)时，为 - 100nA。

5.2 导通特性

• 栅极阈值电压(V{GS(th)})：在(V{DS}=V{GS})，(I{D}=250μA)时，最小值为(3.0V)，最大值为(5.0V)。
• 静态漏源导通电阻(R{DS(on)})：在(V{GS}=10V)，(I_{D}=10A)时，典型值为(0.20Ω)，最大值为(0.23Ω)。
• 正向跨导(g{fs})：在(V{DS}=40V)，(I_{D}=10A)时，典型值为(24.6S)。

5.3 动态特性

• 输入电容(C{iss})：在(V{DS}=25V)，(V_{GS}=0V)，(f = 1.0MHz)时，典型值为(2400pF)，最大值为(3120pF)。
• 输出电容(C_{oss})：典型值为(355pF)，最大值为(465pF)。
• 反向传输电容(C_{rss})：典型值为(27pF)。

5.4 开关特性

• 导通延迟时间(t{d(on)})：在(V{DD}=250V)，(I{D}=20A)，(V{GS}=10V)，(R_{G}=25Ω)时，典型值为(95ns)，最大值为(200ns)。
• 导通上升时间(t_{r})：典型值为(375ns)，最大值为(760ns)。
• 关断延迟时间(t_{d(off)})：典型值为(100ns)，最大值为(210ns)。
• 关断下降时间(t_{f})：典型值为(105ns)，最大值为(220ns)。
• 总栅极电荷(Q{g})：在(V{DS}=400V)，(I{D}=20A)，(V{GS}=10V)时，典型值为(45.6nC)，最大值为(59.5nC)。
• 栅源电荷(Q_{gs})：典型值为(14.8nC)。
• 栅漏电荷(Q_{gd})：典型值为(21.6nC)。

5.5 漏源二极管特性和最大额定值

• 最大连续漏源二极管正向电流(I_{S})：为(30A)。
• 最大脉冲漏源二极管正向电流(I_{SM})：为(80A)。
• 漏源二极管正向电压(V{SD})：在(V{GS}=0V)，(I_{S}=20A)时，为(1.4V)。
• 反向恢复时间(t{rr})：在(V{GS}=0V)，(I{S}=20A)，(dI{F}/dt = 100A/μs)时，为(507ns)。
• 反向恢复电荷(Q_{rr})：为(7.20μC)。

这些电气特性是我们在设计电路时的重要依据，不同的特性会影响到电路的性能和稳定性。在实际应用中，我们需要根据具体的需求来选择合适的器件参数，你在选择器件参数时会优先考虑哪些特性呢？

六、典型特性曲线

文档中还给出了一系列典型特性曲线，包括导通区域特性、传输特性、导通电阻随漏极电流和栅极电压的变化、体二极管正向电压随源极电流和温度的变化、电容特性、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、最大安全工作区以及瞬态热响应曲线等。这些曲线可以帮助我们更直观地了解器件在不同条件下的性能表现，在设计电路时，我们可以根据这些曲线来优化电路参数，你在使用这些曲线进行电路设计时有没有遇到过什么问题呢？

七、封装标记和订购信息

部件编号	顶部标记	封装	数量
FDP20N50	FDP20N50	TO - 220 - 3LD CASE 340AT	1000 单位/管
FDPF20N50	FDPF20N50	TO - 220 Fullpack, 3 - Lead / TO - 220F - 3SG CASE 221AT	1000 单位/管
FDPF20N50T	FDPF20N50	TO - 220 Fullpack, 3 - Lead / TO - 220F - 3SG CASE 221AT	1000 单位/管

在订购器件时，我们需要根据实际需求选择合适的封装和数量，你在选择封装时会考虑哪些因素呢？

八、机械尺寸

文档还给出了两款封装（TO - 220 Fullpack, 3 - Lead / TO - 220F - 3SG CASE 221AT和TO - 220 - 3LD CASE 340AT）的详细机械尺寸和公差要求。在进行电路板设计时，我们需要根据这些尺寸来合理布局器件，确保器件能够正确安装和使用，你在电路板设计中是如何处理器件封装尺寸的呢？

九、总结

安森美的FDP20N50/FDPF20N50/FDPF20N50T MOSFET器件具有低导通电阻、低栅极电荷、低反馈电容和高雪崩能量强度等优点，适用于多种开关电源转换器应用。在设计电路时，我们需要充分考虑器件的各项特性和参数，确保电路的性能和可靠性。同时，要注意器件的最大额定值和热特性，避免器件因过压、过流或过热而损坏。你在使用这些MOSFET器件时有没有什么独特的经验或技巧呢？欢迎在评论区分享。