探索 onsemi NVHL040N65S3HF MOSFET：高效电源设计的理想之选

在电子工程领域，MOSFET 作为关键元件，对于电源系统的性能起着至关重要的作用。今天，我们将深入探究 onsemi 推出的 NVHL040N65S3HF MOSFET，看看它在电源设计中能带来怎样的优势。

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产品概述

NVHL040N65S3HF 属于 SUPERFET III 系列，是 onsemi 全新的高压超结（SJ）MOSFET 家族成员。它采用电荷平衡技术，具备出色的低导通电阻和低栅极电荷性能。这种先进技术旨在最大程度减少传导损耗，提供卓越的开关性能，并能承受极高的 dv/dt 速率，非常适合各种追求小型化和高效率的电源系统。同时，SUPERFET III HF 版本还提供快速恢复功能，可提高高速开关应用的效率。

关键特性

1. 高耐压与低电阻：在 (T{J}=150^{circ} C) 时，耐压可达 700 V，典型导通电阻 (R{DS(on)}) 仅为 31 mΩ，能有效降低功耗。
2. 低栅极电荷：典型栅极电荷 (Q_{g}=157 nC)，有助于减少开关损耗，提高开关速度。
3. 低有效输出电容：典型 (C_{oss(eff.) }=1374 pF)，进一步降低开关损耗。
4. 雪崩测试：经过 100% 雪崩测试，确保器件在恶劣条件下的可靠性。
5. 汽车级应用：NVHL 前缀适用于汽车及其他有独特场地和控制变更要求的应用，符合 AEC - Q101 标准，并具备 PPAP 能力。
6. 环保特性：该器件无铅、无卤素/无溴化阻燃剂，符合 RoHS 标准。

应用领域

• 汽车车载充电器（HEV - EV）：为电动汽车的充电系统提供高效、可靠的功率转换。
• 汽车 DC/DC 转换器（HEV - EV）：满足电动汽车不同电压等级之间的转换需求。

电气特性

绝对最大额定值

在 (T_{C}=25^{circ} C) 条件下，该 MOSFET 的各项绝对最大额定值如下：	参数	值	单位
漏源电压 (V_{DSS})	650	V
栅源电压 (V_{GSS})（DC）	+30	V
栅源电压 (V_{GSS})（AC，f > 1 Hz）	±30	V
连续漏极电流 (I{D})（(T{C}=25^{circ} C)）	65	A
连续漏极电流 (I{D})（(T{C}=100^{circ} C)）	45	A
脉冲漏极电流 (I_{DM})	162.5	A
单脉冲雪崩能量 (E_{AS})	1009	mJ
雪崩电流 (I_{AS})	9	A
重复雪崩能量 (E_{AR})	4.46	mJ
MOSFET dv/dt	100	V/ns
峰值二极管恢复 dv/dt	50	V/ns
功率耗散 (P{D})（(T{C}=25^{circ} C)）	446	W
25°C 以上降额	3.57	W/°C
工作和存储温度范围 (T{J},T{STG})	- 55 至 +150	°C
焊接时最大引线温度（距外壳 1/8"，5 秒）(T_{L})	300	°C

电气参数

• 关断特性：
  • 漏源击穿电压 (BV{DSS})：在 (V{GS}=0V)，(I_{D}= 1 mA)，(T = 25^{circ} C) 时为 650 V；在 (T = 150^{circ} C) 时为 700 V。
  • 击穿电压温度系数 (Delta BV{DSS}/Delta T{J})：在 (I_{D}= 15 mA) 时，参考 25°C 为 0.63 V/°C。
  • 零栅压漏极电流 (I{DSS})：在 (V{DS}= 650 V)，(V{GS}= 0V) 时最大为 10 μA；在 (V{DS}= 520 V)，(T_{C}= 125^{circ} C) 时为 28 μA。
  • 栅体泄漏电流 (I{GSS})：在 (V{GS}= +30V)，(V_{DS}= 0V) 时最大为 ±100 nA。
• 导通特性：
  • 栅极阈值电压 (V{GS(th)})：在 (V{GS}= V{DS})，(I{D}= 2.1 mA) 时为 3.0 - 5.0 V。
  • 静态漏源导通电阻 (R{DS(on)})：在 (V{GS}= 10 V)，(I_{D}= 32.5 A) 时，典型值为 31 mΩ，最大值为 40 mΩ。
  • 正向跨导 (g{FS})：在 (V{DS}= 20 V)，(I_{D}= 32.5 A) 时为 45 S。
• 动态特性：包含多种电容参数和栅极电荷参数，如 (C{iss})、(C{oss})、(C{rss}) 等，以及总栅极电荷 (Q{g(tot)}) 等。
• 开关特性：如关断延迟时间 (t_{d(off)}) 为 27.4 ns。
• 源漏二极管特性：
  • 最大连续源漏二极管正向电流 (I{S}) 为 65 A，最大脉冲源漏二极管正向电流 (I{SM}) 为 162.5 A。
  • 源漏二极管正向电压 (V{SD})：在 (V{GS}= 0V)，(I_{SD}= 32.5A) 时为 1.3 V。
  • 反向恢复时间 (t{rr}) 为 137 ns，反向恢复电荷 (Q{rr}) 为 792 nC。

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、转移特性、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、导通电阻随温度的变化、最大漏极电流随壳温的变化、击穿电压随温度的变化、最大安全工作区、EOSS 随漏源电压的变化等。这些曲线有助于工程师更深入地了解器件在不同工作条件下的性能表现。

封装信息

NVHL040N65S3HF 采用 TO - 247 封装，具体尺寸如下：	尺寸	最小值（mm）	标称值（mm）	最大值（mm）
A	4.58	4.70	4.82
A1	2.20	2.40	2.60
A2	1.40	1.50	1.60
D	20.32	20.57	20.82
E	15.37	15.62	15.87
E2	4.96	5.08	5.20
e	-	5.56	-
L	19.75	20.00	20.25
L1	3.69	3.81	3.93
P	3.51	3.58	3.65
Q	5.34	5.46	5.58
S	5.34	5.46	5.58
b	1.17	1.26	1.35
b2	1.53	1.65	1.77
b4	2.42	2.54	2.66
C	0.51	0.61	0.71
D1	13.08	-	-
D2	0.51	0.93	1.35
E1	12.81	-	-
P1	6.60	6.80	7.00

总结

onsemi 的 NVHL040N65S3HF MOSFET 凭借其出色的性能和丰富的特性，为电源设计工程师提供了一个强大的工具。无论是在汽车电子还是其他对效率和可靠性要求较高的应用中，它都能展现出卓越的表现。在实际设计中，工程师们可以根据具体的应用需求，结合这些特性和参数，充分发挥该 MOSFET 的优势，实现高效、可靠的电源系统设计。你在使用类似 MOSFET 时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。