深入解析HUFA76645S3ST_F085：高性能N沟道逻辑电平UltraFET功率MOSFET

一、引言

在电子工程领域，功率MOSFET作为关键的开关元件，广泛应用于各种电源管理、电机驱动等电路中。今天我们要深入探讨的是FAIRCHILD（现属于ON Semiconductor）的HUFA76645S3ST_F085，一款75A、100V、0.015 Ohm的N沟道逻辑电平UltraFET功率MOSFET，它具有诸多出色的特性，值得我们详细剖析。

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二、产品背景与变更说明

2.1 公司整合

Fairchild Semiconductor现已成为ON Semiconductor的一部分。由于系统要求，部分Fairchild可订购的零件编号需要更改。在Fairchild零件编号中使用的下划线（_）将改为破折号（-），大家可通过ON Semiconductor网站验证更新后的设备编号。

2.2 知识产权与责任声明

ON Semiconductor拥有众多专利、商标、版权等知识产权。同时，公司对产品的适用性不做保证，也不承担因产品应用或使用产生的任何责任。购买者需对使用ON Semiconductor产品的自身产品和应用负责，包括遵守所有法律法规和安全要求。

三、产品特性

3.1 超低导通电阻

该MOSFET具有超低的导通电阻，当 $V{GS}=10V$ 时，$r{DS(ON)}=0.014 Omega$；当 $V{GS}=5V$ 时，$r{DS(ON)}=0.015 Omega$。低导通电阻意味着在导通状态下，MOSFET的功耗更低，能有效提高电路效率。

3.2 丰富的仿真模型

提供温度补偿的PSPICE和SABER电气模型，以及Spice和SABER热阻抗模型。这些模型可帮助工程师在设计阶段进行准确的电路仿真，预测MOSFET在不同条件下的性能。

3.3 曲线数据支持

包含峰值电流与脉冲宽度曲线、UIS额定曲线、开关时间与 $R_{GS}$ 曲线等。这些曲线为工程师在实际应用中选择合适的工作条件提供了重要参考。

3.4 质量认证

产品符合AEC Q101标准，且为RoHS合规产品，这表明它在质量和环保方面都达到了较高的水平，适用于对可靠性和环保要求较高的应用场景。

四、产品规格

4.1 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	数值	单位
漏源电压 $V_{DSS}$	100	V
漏栅电压 $V_{DGR}$	100	V
栅源电压 $V_{GS}$	±16	V
连续漏极电流（$T= 25^{circ}C$，$V_{GS} =5V$）	75	A
连续漏极电流（$T = 25^{circ}C$，$V_{GS} = 10V$）	75	A
连续漏极电流（$T= 100^{circ}C$，$V_{GS} =5V$）	63	A
连续漏极电流（$T{C}= 100^{circ}C$，$V{GS} = 4.5V$）	62	A
脉冲漏极电流	参考图4	-
脉冲雪崩额定值	参考图6、17、18	-
功率耗散 $P_{D}$	310	W
25°C以上降额	2.07	$W/^{circ}C$
工作和存储温度范围	-55 至 175	$^{circ}C$
最大焊接温度（引脚）	300	$^{circ}C$
最大焊接温度（封装体）	260	$^{circ}C$

4.2 电气规格

4.2.1 关态规格

• 漏源击穿电压 $BV{DSS}$：在不同测试条件下有不同值，如 $I{D} = 250mu A$，$V{GS} = 0V$ 时为100V；$I{D} = 250mu A$，$V{GS} = 0V$，$T{C}= 40^{circ}C$ 时为90V。
• 零栅压漏极电流 $I{DSS}$：$V{DS} = 95V$，$V{GS} = 0V$ 时最大值为1 $mu A$；$V{DS} = 90V$，$V{GS} = 0V$，$T{C} = 150^{circ}C$ 时最大值为250 $mu A$。
• 栅源泄漏电流 $I{GSS}$：$V{GS}=±16V$ 时最大值为±100 nA。

4.2.2 开态规格

• 栅源阈值电压 $V{GS(TH)}$：$V{GS} = V{DS}$，$I{D}= 250 mu A$ 时，最小值为1V，最大值为3V。
• 漏源导通电阻 $r{DS(ON)}$：在不同的 $I{D}$ 和 $V{GS}$ 条件下有不同值，如 $I{D} = 75A$，$V_{GS} = 10V$ 时，典型值为0.012 - 0.014 $Omega$。

4.2.3 热规格

• 结到壳热阻 $R_{theta JC}$：TO - 220和TO - 263封装时为0.48 $^{circ}C/W$。
• 结到环境热阻 $R_{theta JA}$：为62 $^{circ}C/W$。

4.2.4 开关规格

在不同的 $V{GS}$ 条件下，开关时间有所不同。例如，当 $V{GS} = 4.5V$ 时，$t{ON}$ 为490 ns；当 $V{GS} = 10V$ 时，$t_{ON}$ 为175 ns。

4.2.5 栅极电荷规格

包括总栅极电荷 $Q{g(TOT)}$、5V时的栅极电荷 $Q{g(5)}$、阈值栅极电荷 $Q{g(TH)}$、栅源栅极电荷 $Q{gs}$ 和栅漏“米勒”电荷 $Q_{gd}$ 等参数。

4.2.6 电容规格

• 输入电容 $C{ISS}$：$V{DS}= 25V$，$V_{GS}= 0V$，$f=1MHz$ 时为4400 pF。
• 输出电容 $C_{OSS}$：为900 pF。
• 反向传输电容 $C_{RSS}$：为280 pF。

4.3 源漏二极管规格

• 源漏二极管电压 $V{SD}$：$I{SD} = 63A$ 时为1.25V；$I_{SD} = 30A$ 时为1.0V。
• 反向恢复时间 $t{rr}$：$I{SD} = 63A$，$dI_{SD}/dt = 100A/µs$ 时为128 ns。
• 反向恢复电荷 $Q{RR}$：$I{SD} = 63A$，$dI_{SD}/dt = 100A/µs$ 时为520 nC。

五、典型性能曲线

文档中给出了一系列典型性能曲线，如归一化功率耗散与壳温曲线、最大连续漏极电流与壳温曲线、归一化最大瞬态热阻抗曲线等。这些曲线直观地展示了MOSFET在不同条件下的性能变化，帮助工程师更好地理解和应用该产品。例如，通过最大连续漏极电流与壳温曲线，工程师可以了解在不同温度下MOSFET能够承受的最大连续电流，从而合理设计电路的散热和负载。

六、测试电路与波形

文档还提供了多种测试电路和波形，如非钳位能量测试电路、栅极电荷测试电路、开关时间测试电路等。这些电路和波形为工程师进行产品测试和验证提供了详细的指导，确保产品在实际应用中的性能符合预期。

七、模型信息

7.1 PSPICE电气模型

给出了详细的PSPICE电气模型代码，包含了各种元件的参数设置，如电容、二极管、电阻、MOS管等。工程师可以使用该模型在PSPICE软件中进行电路仿真，进一步优化电路设计。

7.2 SABER电气模型

同样提供了SABER电气模型的代码，方便工程师在SABER软件中进行仿真分析。

7.3 热模型

包括SPICE热模型和SABER热模型，用于模拟MOSFET在不同工作条件下的热性能，帮助工程师进行散热设计。

八、总结

HUFA76645S3ST_F085作为一款高性能的N沟道逻辑电平UltraFET功率MOSFET，具有超低导通电阻、丰富的仿真模型和完善的规格参数。通过对其各项特性和规格的深入了解，工程师可以更好地将其应用于各种电路设计中。在实际应用中，大家需要根据具体的电路需求，结合文档中的典型性能曲线和测试电路，合理选择工作条件，确保MOSFET发挥最佳性能。同时，也要注意产品的使用限制和责任声明，避免因不当使用导致的问题。大家在使用这款MOSFET时，是否遇到过一些特殊的问题或有独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。