onsemi FCB070N65S3：650V N沟道功率MOSFET的卓越性能与应用

一、引言

在电子工程领域，功率MOSFET作为关键的电子元件，广泛应用于各种电源转换和功率控制电路中。onsemi推出的FCB070N65S3这款650V、44A的N沟道SUPERFET III MOSFET，凭借其先进的技术和出色的性能，在众多同类产品中脱颖而出。本文将详细介绍FCB070N65S3的特点、参数、性能以及应用领域，为电子工程师在设计相关电路时提供参考。

文件下载：FCB070N65S3-D.PDF

二、产品概述

FCB070N65S3属于onsemi全新的SUPERFET III高压超结（SJ）MOSFET系列。该系列采用电荷平衡技术，实现了极低的导通电阻和较低的栅极电荷性能。这种先进技术旨在最小化传导损耗，提供卓越的开关性能，并能承受极高的dv/dt速率，非常适合各种AC/DC电源转换应用，有助于实现系统的小型化和更高的效率。

三、产品特点

3.1 电气性能优越

• 耐压能力强：在$T{J}=150^{circ}C$时，耐压可达700V；在$T{C}=25^{circ}C$时，漏源击穿电压$BVDSS$典型值为650V。
• 低导通电阻：静态漏源导通电阻$R_{DS(on)}$典型值为62mΩ，最大值为70mΩ，能有效降低传导损耗。
• 超低栅极电荷：典型栅极电荷$Q_{g}=78nC$，可减少开关损耗，提高开关速度。
• 低有效输出电容：典型有效输出电容$C_{oss(eff.)}=715pF$，有利于降低开关过程中的能量损耗。

3.2 可靠性高

• 100%雪崩测试：经过严格的雪崩测试，确保器件在雪崩状态下的可靠性和稳定性。
• 环保合规：这些器件为无铅产品，符合RoHS标准，满足环保要求。

四、产品参数

4.1 绝对最大额定值

参数	符号	数值	单位
漏源电压	$V_{DSS}$	650	V
栅源电压（DC）	$V_{GSS}$	±30	V
栅源电压（AC，f > 1Hz）	$V_{GSS}$	±30	V
连续漏极电流（$T_{C}=25^{circ}C$）	$I_{D}$	44	A
连续漏极电流（$T_{C}=100^{circ}C$）	$I_{D}$	28	A
脉冲漏极电流	$I_{DM}$	110	A
单脉冲雪崩能量	$E_{AS}$	214	mJ
雪崩电流	$I_{AS}$	4.8	A
重复雪崩能量	$E_{AR}$	3.12	mJ
MOSFET dv/dt	$dv/dt$	100	V/ns
峰值二极管恢复dv/dt	$dv/dt$	20	V/ns
功率耗散（$T_{C}=25^{circ}C$）	$P_{D}$	312	W
25°C以上降额	-	2.5	W/°C
工作和储存温度范围	$T{J}, T{STG}$	-55 to +150	°C
焊接时最大引脚温度（距外壳1/8″，5s）	$T_{L}$	300	°C

4.2 电气特性

4.2.1 关断特性

• 漏源击穿电压：$V{GS}=0V$，$I{D}=1mA$，$T{J}=25^{circ}C$时，$BVDSS$为650V；$T{J}=150^{circ}C$时，$BVDSS$为700V。
• 零栅压漏极电流：$V{DS}=650V$，$V{GS}=0V$时，$I{DSS}$为1μA；$V{DS}=520V$，$V{GS}=0V$，$T{C}=125^{circ}C$时，$I_{DSS}$为2.2μA。
• 栅体泄漏电流：$V{GS}=±30V$，$V{DS}=0V$时，$I_{GSS}$为±100nA。

4.2.2 导通特性

• 栅极阈值电压：$V{GS}=V{DS}$，$I{D}=1.0mA$时，$V{GS(th)}$范围为2.5 - 4.5V。
• 静态漏源导通电阻：$V{GS}=10V$，$I{D}=22A$时，$R_{DS(on)}$典型值为62mΩ，最大值为70mΩ。
• 正向跨导：$V{DS}=20V$，$I{D}=22A$时，$g_{FS}$典型值为29S。

4.2.3 动态特性

• 输入电容：$V{DS}=400V$，$V{GS}=0V$，$f = 1MHz$。
• 有效输出电容：$V{DS}$从0V到400V，$V{GS}=0V$时，$C_{oss(eff.)}$典型值为715pF。
• 栅极电荷：$V{DS}=400V$，$I{D}=22A$，$V{GS}=10V$时，$Q{g}$典型值为78nC。

4.2.4 开关特性

• 导通延迟时间：$V{DD}=400V$，$I{D}=22A$时，$t_{d(on)}$为26ns。
• 上升时间：$t_{r}$为52ns。
• 关断延迟时间：$t_{d(off)}$为89ns。

4.2.5 源漏二极管特性

• 最大连续源漏二极管正向电流：$I_{S}$为44A。
• 最大脉冲源漏二极管正向电流：$I_{SM}$为110A。
• 源漏二极管正向电压：$V{GS}=0V$，$I{SD}=22A$时，$V_{SD}$为1.2V。
• 反向恢复时间：$V{GS}=0V$，$I{SD}=22A$，$dI{F}/dt = 100A/s$时，$t{rr}$为435ns。
• 反向恢复电荷：$Q_{rr}$为9.2μC。

五、典型性能特性

5.1 导通区域特性

从图1可以看出，不同栅源电压下，漏极电流随漏源电压的变化情况。在$V_{GS}=10.0V$时，漏极电流能够达到较高的值，说明在该栅源电压下器件的导通能力较强。

5.2 转移特性

图2展示了不同温度下，漏极电流随栅源电压的变化关系。不同温度对转移特性有一定影响，在高温下，相同栅源电压下的漏极电流会有所减小。

5.3 导通电阻变化特性

图3显示了导通电阻随漏极电流和栅源电压的变化情况。随着栅源电压的增加，导通电阻减小；随着漏极电流的增加，导通电阻也会发生变化。

5.4 体二极管正向电压变化特性

图4体现了体二极管正向电压随源电流和温度的变化。在不同温度下，体二极管正向电压随源电流的变化趋势有所不同。

5.5 电容特性

图5展示了输入电容$C{iss}$、输出电容$C{oss}$和反馈电容$C_{rss}$随漏源电压的变化。这些电容特性对于开关过程中的能量损耗和开关速度有重要影响。

5.6 栅极电荷特性

图6显示了栅极电荷随栅源电压的变化情况，这对于理解器件的开关过程和驱动要求非常重要。

5.7 击穿电压和导通电阻随温度变化特性

图7和图8分别展示了击穿电压和导通电阻随结温的变化。随着温度的升高，击穿电压会有所增加，而导通电阻也会发生相应的变化。

5.8 最大安全工作区和最大漏极电流与壳温关系

图9和图10分别给出了最大安全工作区和最大漏极电流随壳温的变化。工程师在设计电路时，需要确保器件的工作点在最大安全工作区内，以保证器件的可靠性。

5.9 输出电容储能与漏源电压关系

图11展示了输出电容储能$E_{OSS}$随漏源电压的变化，这对于评估开关过程中的能量损耗有重要意义。

5.10 瞬态热响应曲线

图12给出了归一化有效瞬态热阻随脉冲持续时间和占空比的变化情况，有助于工程师在不同工作条件下评估器件的热性能。

六、应用领域

6.1 电信/服务器电源

在电信和服务器电源中，对电源的效率和稳定性要求较高。FCB070N65S3的低导通电阻和低栅极电荷特性，能够有效降低电源的损耗，提高电源的效率，同时其高耐压和高可靠性也能保证电源的稳定运行。

6.2 工业电源

工业电源通常需要承受较大的负载和恶劣的工作环境。FCB070N65S3的高耐压、高电流能力以及良好的热性能，使其能够在工业电源中可靠工作，满足工业设备对电源的要求。

6.3 UPS/太阳能

在不间断电源（UPS）和太阳能电源系统中，需要高效的功率转换和可靠的开关性能。FCB070N65S3的低损耗和高开关速度特性，能够提高电源系统的效率和响应速度，为系统的稳定运行提供保障。

七、总结

onsemi的FCB070N65S3 N沟道功率MOSFET以其先进的技术和出色的性能，在电源转换和功率控制领域具有广泛的应用前景。电子工程师在设计相关电路时，可以根据其特点和参数，合理选择和使用该器件，以实现系统的高性能和高可靠性。同时，在实际应用中，还需要根据具体的工作条件和要求，对器件的性能进行进一步的验证和优化。你在使用这款MOSFET时，有没有遇到过什么特殊的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。