onsemi FQP4N90C与FQPF4N90C MOSFET深度解析

在电子设计领域，MOSFET作为关键的功率开关器件，其性能直接影响着整个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）的两款N沟道增强型功率MOSFET——FQP4N90C和FQPF4N90C。

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一、产品概述

FQP4N90C和FQPF4N90C采用了安森美专有的平面条纹和DMOS技术，这种先进的MOSFET技术旨在降低导通电阻，提供卓越的开关性能和高雪崩能量强度。它们适用于开关模式电源、有源功率因数校正（PFC）以及电子灯镇流器等应用。

二、产品特性

1. 电气性能

• 高耐压与大电流：具备900V的漏源电压（$V{DSS}$）和4.0A的连续漏极电流（$I{D}$），能够满足高电压、大电流的应用需求。
• 低导通电阻：在$V{GS} = 10V$，$I{D}=2.0A$的条件下，$R_{DS(on)}$最大为4.2Ω，有效降低了功率损耗。
• 低栅极电荷：典型值为17nC，有助于减少开关损耗，提高开关速度。
• 低反馈电容：$C_{rss}$典型值为5.6pF，降低了米勒效应的影响，提升了开关性能。
• 100%雪崩测试：保证了器件在雪崩情况下的可靠性和稳定性。

2. 热特性

• 热阻参数：两款产品的热阻参数有所不同。FQP4N90C的结到壳热阻（$R{θJC}$）最大为0.89°C/W，FQPF4N90C的$R{θJC}$最大为2.66°C/W。这意味着在相同的功率损耗下，FQP4N90C的结温上升相对较慢。

三、绝对最大额定值

在使用这两款MOSFET时，必须严格遵守其绝对最大额定值，以避免器件损坏。以下是一些关键的绝对最大额定值参数：	参数	FQP4N90C	FQPF4N90C	单位
漏源电压（$V_{DSS}$）	900	900	V
连续漏极电流（$T_{C}=25°C$）	4	4*	A
连续漏极电流（$T_{C}=100°C$）	2.3	2.3*	A
脉冲漏极电流	16	16*	A
栅源电压（$V_{GSS}$）	+30	+30	V
单脉冲雪崩能量（$E_{AS}$）	570	570	mJ
雪崩电流（$I_{AR}$）	4	4	A
重复雪崩能量（$E_{AR}$）	14	14	mJ
峰值二极管恢复$dv/dt$	4.5	4.5	V/ns
功率耗散（$T_{C}=25°C$）	140	47	W
25°C以上降额	1.12	0.38	W/°C
工作和储存温度范围	-55 to +150	-55 to +150	°C
焊接时最大引脚温度（距外壳1/8"，5秒）	300	300	°C

需要注意的是，超过这些额定值可能会导致器件损坏，影响其可靠性。

四、电气特性

1. 关断特性

• 漏源击穿电压（$B_{VDS}$）：在$V{GS} = 0V$，$I{D}=250μA$的条件下，$B_{VDS}$为900V。
• 击穿电压温度系数：参考25°C，$I_{D}=250μA$时，为1.05V/°C。
• 零栅压漏极电流（$I_{DSS}$）：在$V{DS} = 900V$，$V{GS} = 0V$时，最大为10μA；在$V{DS} = 720V$，$T{C} = 125°C$时，最大为100μA。
• 栅体正向和反向泄漏电流（$I{GSSF}$和$I{GSSR}$）：分别在$V{GS} = 30V$，$V{DS} = 0V$和$V{GS} = -30V$，$V{DS} = 0V$时，最大为100nA。

2. 导通特性

• 栅极阈值电压（$V_{GS(th)}$）：在$V{DS} = V{GS}$，$I_{D}=250μA$的条件下，范围为3.0 - 5.0V。
• 静态漏源导通电阻（$R_{DS(on)}$）：在$V{GS}= 10V$，$I{D}= 2A$时，典型值为3.5Ω，最大值为4.2Ω。
• 正向跨导（$g_{FS}$）：在$V{DS} = 50V$，$I{D}= 2A$时，典型值为5S。

3. 动态特性

• 输入电容（$C_{iss}$）：在$V{DS} = 25V$，$V{GS} = 0V$，$f = 1MHz$时，范围为740 - 960pF。
• 输出电容（$C_{oss}$）：范围为65 - 85pF。
• 反向传输电容（$C_{rss}$）：典型值为5.6pF，最大值为7.3pF。

4. 开关特性

• 导通延迟时间（$t_{d(on)}$）：在$V{DD}= 450V$，$I{D} = 4A$，$R_{G} = 25Ω$的条件下，范围为25 - 60ns。
• 导通上升时间（$t_{r}$）：范围为50 - 110ns。
• 关断延迟时间（$t_{d(off)}$）：范围为40 - 90ns。
• 关断下降时间（$t_{f}$）：范围为35 - 80ns。
• 总栅极电荷（$Q_{g}$）：在$V{DS} = 720V$，$I{D} = 4A$，$V_{GS} = 10V$时，范围为17 - 22nC。
• 栅源电荷（$Q_{gs}$）：典型值为4.5nC。
• 栅漏电荷（$Q_{gd}$）：典型值为7.5nC。

5. 漏源二极管特性

• 最大连续漏源二极管正向电流（$I_{S}$）：为4A。
• 最大脉冲漏源二极管正向电流（$I_{SM}$）：为16A。
• 漏源二极管正向电压（$V_{SD}$）：在$V{GS} = 0V$，$I{SD} = 4A$时，最大为1.4V。
• 反向恢复时间（$t_{rr}$）：在$V{GS} = 0V$，$I{SD} = 4A$，$dI_{F}/dt = 100A/μs$时，最大为450ns。
• 反向恢复电荷（$Q_{rr}$）：为3.5μC。

五、典型特性曲线

文档中提供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。这些曲线有助于工程师更好地了解器件在不同条件下的性能表现，从而进行合理的设计。

六、封装信息

1. TO - 220 Fullpack和TO - 220F - 3SG

FQP4N90C采用TO - 220封装，FQPF4N90C采用TO - 220F封装，每管装1000个。需要注意的是，FQP4N90C已停产，若有需求可联系安森美代表获取相关信息。

2. 封装尺寸

文档详细给出了TO - 220 Fullpack/TO - 220F - 3SG和TO - 220 - 3LD的封装尺寸及公差信息，工程师在进行PCB设计时需要参考这些尺寸，确保器件的正确安装和使用。

七、测试电路与波形

文档还提供了栅极电荷测试电路、电阻开关测试电路、非钳位电感开关测试电路以及峰值二极管恢复$dv/dt$测试电路和相应的波形图。这些测试电路和波形有助于工程师理解器件的工作原理和性能，进行实际的测试和验证。

八、总结

FQP4N90C和FQPF4N90C是两款性能优异的N沟道增强型功率MOSFET，具有高耐压、低导通电阻、低栅极电荷等优点，适用于多种电源和电子设备应用。在使用时，工程师需要严格遵守其绝对最大额定值，参考电气特性和典型特性曲线进行合理设计，并根据封装尺寸进行PCB布局。同时，通过测试电路和波形可以更好地验证器件的性能，确保设计的可靠性。你在实际应用中是否遇到过类似MOSFET的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。