安森美NTMFS4D2N10MD N沟道功率MOSFET深度解析

在电子设备的设计中，功率MOSFET是至关重要的元件，它在众多电路中发挥着关键作用。今天，我们来深入了解安森美（onsemi）的NTMFS4D2N10MD N沟道功率MOSFET。

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产品概述

NTMFS4D2N10MD是一款耐压100V、导通电阻低至4.3mΩ、连续电流可达113A的N沟道功率MOSFET。它采用了屏蔽栅MOSFET技术，具备多种出色特性，适用于多种典型应用场景。

产品特性

1. 低导通损耗：低(R_{DS(on)})能够最大程度地减少导通损耗，提高电路效率。
2. 低驱动损耗：低(Q_{G})和电容特性，可降低驱动损耗，减少能量浪费。
3. 软恢复体二极管：低(Q_{RR})和软恢复体二极管，有助于降低开关过程中的电压尖峰和电磁干扰。
4. 轻载效率提升：低(Q_{oss})可改善轻载时的效率，使电路在不同负载条件下都能高效运行。
5. 环保合规：该器件无铅、无卤素、无铍，符合RoHS标准，满足环保要求。

典型应用

• 隔离式DC - DC转换器：作为初级开关，为电路提供稳定的功率转换。
• DC - DC和AC - DC同步整流：提高整流效率，减少能量损耗。
• AC - DC适配器（USB PD）同步整流：为USB设备提供高效的电源转换。
• 负载开关、热插拔和ORing开关：实现电路的灵活控制和保护。
• 无刷直流（BLDC）电机和太阳能逆变器：为电机和逆变器提供可靠的功率驱动。

关键参数分析

最大额定值

参数	符号	值	单位
漏源电压	(V_{DSS})	100	V
栅源电压	(V_{GS})	+20	V
连续漏极电流（(T_{C}=25^{circ}C)）	(I_{D})	113	A
功率耗散（(T_{C}=25^{circ}C)）	(P_{D})	132	W
连续漏极电流（(T_{A}=25^{circ}C)）	(I_{D})	16.4	A
功率耗散（(T_{A}=25^{circ}C)）	(P_{D})	2.8	W
脉冲漏极电流	(I_{DM})	763	A
工作结温和存储温度范围	(T{J},T{stg})	-55 to +150	(^{circ}C)
源极电流（体二极管）	(I_{S})	110	A
单脉冲漏源雪崩能量	(E_{AS})	486	mJ
引线焊接温度（1/8" 从管壳，10s）	(T_{L})	300	(^{circ}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。

电气特性

关断特性

• 漏源击穿电压：(V{(BR)DSS})在(V{GS}=0V)，(I_{D}=250mu A)时为100V，温度系数为60mV/°C。
• 零栅压漏极电流：(I{DSS})在(V{GS}=0V)，(V{DS}=80V)，(T{J}=25^{circ}C)时为1.0(mu A)，(T_{J}=125^{circ}C)时为100(mu A)。
• 栅源泄漏电流：(I{GSS})在(V{DS}=0V)，(V_{GS}=20V)时为100nA。

导通特性

• 栅极阈值电压：(V{GS(TH)})在(V{GS}=V{DS})，(I{D}=239mu A)时为2 - 4V，阈值温度系数为 - 7.9mV/°C。
• 漏源导通电阻：(R{DS(on)})在(V{GS}=10V)，(I{D}=46A)时为3.8 - 4.3mΩ；在(V{GS}=6V)，(I_{D}=23A)时为5.7 - 7.1mΩ。
• 正向跨导：(g{FS})在(V{DS}=8V)，(I_{D}=46A)时为105S。
• 栅极电阻：(R{G})在(T{A}=25^{circ}C)时为0.97 - 1.6Ω。

电荷与电容特性

参数	符号	测试条件	典型值	单位
输入电容	(C_{iss})	(V{GS}=0V)，(f = 1MHz)，(V{DS}=50V)	3100	pF
输出电容	(C_{oss})	-	800	pF
反向传输电容	(C_{rss})	-	23	pF
输出电荷	(Q_{oss})	(V{GS}=0V)，(V{DS}=50V)	63.4	nC
总栅极电荷	(Q_{G(TOT)})	(V{GS}=6V)，(V{DS}=50V)，(I_{D}=46A)	25	nC
总栅极电荷	(Q_{G(TOT)})	(V{GS}=10V)，(V{DS}=50V)，(I_{D}=46A)	40 - 60	nC
阈值栅极电荷	(Q_{G(TH)})	-	10	nC
栅源电荷	(Q_{GS})	-	15	nC
栅漏电荷	(Q_{GD})	-	6.7 - 10	nC
平台电压	(V_{GP})	-	5.0	V

开关特性

参数	符号	测试条件	典型值	单位
导通延迟时间	(t_{d(ON)})	(V{GS}=10V)，(V{DS}=50V)，(I{D}=46A)，(R{G}=6Omega)	21	ns
上升时间	(t_{r})	(V{GS}=10V)，(V{DS}=50V)，(I{D}=46A)，(R{G}=6Omega)	9.5	ns
关断延迟时间	(t_{d(OFF)})	(V{GS}=10V)，(V{DS}=50V)，(I{D}=46A)，(R{G}=6Omega)	34	ns
下降时间	(t_{f})	(V{GS}=10V)，(V{DS}=50V)，(I{D}=46A)，(R{G}=6Omega)	6.5	ns

漏源二极管特性

• 正向二极管电压：(V{SD})在(V{GS}=0V)，(I{S}=46A)，(T{J}=25^{circ}C)时为0.85V，(T_{J}=125^{circ}C)时为0.73V。
• 反向恢复时间：(t{RR})在(V{GS}=0V)，(dI{S}/dt = 1000A/s)，(I{S}=23A)时为23.1ns；在(V{GS}=0V)，(dI{S}/dt = 100A/s)，(I_{S}=46A)时为52.6ns。
• 反向恢复电荷：(Q{RR})在(V{GS}=0V)，(dI{S}/dt = 1000A/s)，(I{S}=23A)时为196nC；在(V{GS}=0V)，(dI{S}/dt = 100A/s)，(I_{S}=46A)时为66.1nC。

典型特性曲线

文档中还给出了多个典型特性曲线，包括导通区域特性、传输特性、导通电阻与栅源电压和漏极电流的关系、导通电阻随温度的变化、漏源泄漏电流与电压的关系、电容变化、栅源与总电荷的关系、电阻性开关时间随栅极电阻的变化、二极管正向电压与电流的关系、最大额定正向偏置安全工作区、峰值电流与雪崩时间的关系以及热特性等。这些曲线能够帮助工程师更好地了解器件在不同条件下的性能表现，从而进行更合理的电路设计。

封装信息

NTMFS4D2N10MD采用DFN5（SO - 8FL）封装，文档提供了详细的封装尺寸图和引脚定义。其引脚排列为：引脚1、2、3为源极，引脚4为栅极，引脚5为漏极。同时，文档还给出了推荐的焊接 footprint，方便工程师进行 PCB 设计。

总结

安森美NTMFS4D2N10MD N沟道功率MOSFET凭借其低导通损耗、低驱动损耗、软恢复体二极管和轻载效率提升等出色特性，在众多应用场景中具有很大的优势。工程师在设计电路时，可以根据其关键参数和典型特性曲线，合理选择和使用该器件，以实现高效、可靠的电路设计。大家在实际应用中是否遇到过类似MOSFET的选型和使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。