探索 onsemi FDPF190N15A N 沟道 MOSFET：性能与应用解析

在电子设计领域，MOSFET 作为关键的功率开关元件，其性能直接影响到整个电路的效率和稳定性。本次我们聚焦 onsemi 推出的 FDPF190N15A N 沟道 MOSFET，深入剖析其特性、参数及应用场景。

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产品概述

FDPF190N15A 采用 onsemi 先进的 POWERTRENCH 工艺制造，该工艺在降低导通电阻的同时，还能保持出色的开关性能，为各类电子设备的高效运行提供了有力支持。

产品特性

低导通电阻

在 (V{GS}=10V)、(I{D}=27.4A) 的条件下，典型导通电阻 (R_{DS(on)}) 仅为 14.7 mΩ，这意味着在导通状态下，MOSFET 的功率损耗较小，能够有效提高电路的效率。

低栅极电荷

典型栅极电荷 (Q_{G}=31nC)，低栅极电荷有助于降低驱动电路的功耗，并且能够实现更快的开关速度，减少开关损耗。

低 (C_{rss})

典型值为 56 pF 的 (C_{rss})，可以降低米勒效应的影响，提高开关速度和稳定性，使 MOSFET 在高频应用中表现更出色。

快速开关速度和改进的 dv/dt 能力

快速的开关速度能够减少开关时间，降低开关损耗；而改进的 dv/dt 能力则增强了 MOSFET 在高压变化环境下的可靠性，减少了因电压变化过快而导致的损坏风险。

RoHS 合规

该产品符合 RoHS 标准，这表明它在环保方面符合相关法规要求，有助于企业生产出更环保的电子产品。

主要参数

最大额定值

参数	数值
漏源电压 (V_{DSS})	150 V
栅源电压 (V_{GSS})（DC）	± 20 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)）	27.4 A
连续漏极电流 (I{D})（(T{C}=100^{circ}C)）	17.4 A
脉冲漏极电流 (I_{DM})	110 A
单脉冲雪崩能量 (E_{AS})	261 mJ
峰值二极管恢复 dv/dt	6.0 V/ns
功率耗散 (P{D})（(T{C}=25^{circ}C)）	33 W
25°C 以上的降额系数	0.26 W/°C
工作和存储温度范围 (T{J}), (T{STG})	- 55 至 + 150 °C
焊接最大引脚温度 (T_{L})（距外壳 1/8”，5 秒）	300 °C

电气特性

关断特性

• 漏源击穿电压 (BVDSS)：(I{D}=250μA)、(V{GS}=0V) 时为 150 V。
• 击穿电压温度系数 (BVDSS / T{J})：(I{D}=250μA)，参考 25°C 时为 0.14 V/°C。
• 零栅压漏极电流 (IDSS)：(V{DS}=120V)、(V{GS}=0V) 时最大为 1 μA；(V{DS}=120V)、(T{C}=150°C) 时为 500 μA。
• 栅体泄漏电流 (IGSS)：(V{GS}=±20V)、(V{DS}=0V) 时为 ± 100 nA。

导通特性

• 栅极阈值电压：具体数值文档未明确给出。
• 静态漏源导通电阻：(V{GS}=10V)、(I{D}=27.4A) 时为 19.0 mΩ。

动态特性

• 输入电容 (Ciss)：(V{DS}=25V)、(V{GS}=0V)、(f = 1MHz) 时，典型值为 2020 pF，最大值为 2685 pF。
• 输出电容 (Coss)：典型值 700 pF，最大值 930 pF。
• 反向传输电容 (Crss)：典型值 56 pF，最大值 85 pF。
• 能量相关输出电容 (Coss(er))：(V{DS}=75V)、(V{GS}=0V) 时为 252 pF。
• 10V 时的总栅极电荷 (Qg(tot))：(V{DS}=120V)、(I{D}=27.4A)、(V_{GS}=10V) 时，典型值 30 nC，最大值 39 nC。
• 栅源栅极电荷 (Qgs)：8.8 nC。
• 栅漏“米勒”电荷 (Qgd)：7.3 nC。
• 等效串联电阻（G - S）(ESR)：(f = 1MHz) 时为 1.5 Ω。

开关特性

• 开启延迟时间 (td(on))：(V{DD}=75V)、(I{D}=27.4A)、(V{GS}=10V)、(R{G}=4.7Ω) 时，典型值 18 ns，最大值 46 ns。
• 开启上升时间 (tr)：典型值 16 ns，最大值 42 ns。
• 关断延迟时间 (td(off))：典型值 32 ns，最大值 74 ns。
• 关断下降时间 (tf)：典型值 8 ns，最大值 26 ns。

漏源二极管特性

• 最大连续漏源二极管正向电流 (I_{S})：27.4 A。
• 漏源二极管正向电压：1.3 V。
• 反向恢复时间：(V{GS}=0V)、(I{SD}=27.4A) 时为 76 ns。
• 反向恢复电荷：文档未明确给出具体数值。

典型性能特性

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。这有助于工程师了解 MOSFET 在不同工作条件下的导通性能，从而合理选择工作点。

传输特性

图 2 展示了在不同温度下，漏极电流与栅源电压的关系。温度对 MOSFET 的传输特性有一定影响，工程师在设计电路时需要考虑温度因素，以确保 MOSFET 在不同环境下都能稳定工作。

导通电阻变化特性

图 3 呈现了导通电阻随漏极电流和栅源电压的变化情况。在实际应用中，了解导通电阻的变化规律可以帮助工程师优化电路设计，降低功率损耗。

体二极管正向电压变化特性

图 4 显示了体二极管正向电压随源电流和温度的变化。体二极管的性能对于 MOSFET 在某些应用中的可靠性至关重要，工程师需要根据实际需求选择合适的工作条件。

电容特性

图 5 展示了输入电容、输出电容和反向传输电容随漏源电压的变化。电容特性会影响 MOSFET 的开关速度和动态性能，工程师在设计驱动电路时需要考虑这些因素。

栅极电荷特性

图 6 呈现了总栅极电荷随栅源电压的变化。栅极电荷的大小直接影响 MOSFET 的开关速度和驱动功率，工程师需要根据实际情况选择合适的驱动电路。

击穿电压变化特性

图 7 显示了漏源击穿电压随温度的变化。了解击穿电压的温度特性可以帮助工程师在不同温度环境下确保 MOSFET 的安全工作。

导通电阻随温度变化特性

图 8 展示了导通电阻随温度的变化情况。温度对导通电阻的影响较大，工程师在设计电路时需要考虑温度补偿措施，以保证电路的稳定性。

最大安全工作区

图 9 给出了 MOSFET 在不同脉冲宽度下的最大安全工作区。工程师在设计电路时，需要确保 MOSFET 的工作点在最大安全工作区内，以避免器件损坏。

最大漏极电流与外壳温度关系

图 10 显示了最大漏极电流随外壳温度的变化。在实际应用中，需要根据外壳温度来合理选择 MOSFET 的工作电流，以保证其正常工作。

(E_{oss}) 与漏源电压关系

图 11 呈现了 (E{oss}) 随漏源电压的变化。(E{oss}) 是 MOSFET 在关断过程中存储的能量，了解其与漏源电压的关系有助于优化电路设计，减少能量损耗。

瞬态热响应曲线

图 12 展示了 MOSFET 的瞬态热响应曲线。在设计散热系统时，工程师可以根据该曲线来评估 MOSFET 在不同脉冲宽度下的热性能，从而选择合适的散热方式。

应用场景

消费电器

如 LED 电视等，FDPF190N15A 的低导通电阻和快速开关速度可以提高电源效率，减少能量损耗，延长设备的使用寿命。

同步整流

在 ATX / 服务器 / 电信电源的同步整流应用中，该 MOSFET 能够提供高效的整流功能，提高电源的转换效率。

不间断电源（UPS）

UPS 需要在市电中断时快速切换到备用电源，FDPF190N15A 的快速开关速度和高可靠性能够满足 UPS 的需求，确保电源的稳定供应。

微型太阳能逆变器

在太阳能逆变器中，FDPF190N15A 可以将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，其低导通电阻和高效的开关性能有助于提高逆变器的转换效率，增加太阳能发电系统的发电量。

封装信息

FDPF190N15A 采用 TO - 220 Fullpack, 3 - Lead / TO - 220F - 3SG 封装，具体尺寸如下：	尺寸	最小值（mm）	标称值（mm）	最大值（mm）
A	4.50	4.70	4.90
A1	2.56	2.76	2.96
A2	2.34	2.54	2.74
b	0.70	0.80	0.90
b2	2	N	1.47
C	0.45	0.50	0.60
D	15.67	15.87	16.07
D1	15.60	15.80	16.00
E	9.96	10.16	10.36
e	2.34	2.54	2.74
F	2	0.84	N
H1	6.48	6.68	6.88
L	12.78	12.98	13.18
L1	3.03	3.23	3.43
P ø	2.98	3.18	3.38
P1 ø	N	1.00	N
Q	3.20	3.30	3.40

这种封装形式便于安装和散热，适用于多种应用场景。

总结

onsemi 的 FDPF190N15A N 沟道 MOSFET 凭借其低导通电阻、低栅极电荷、快速开关速度等优异特性，在消费电器、同步整流、UPS 和微型太阳能逆变器等领域具有广泛的应用前景。电子工程师在设计电路时，可以根据具体的应用需求，结合该 MOSFET 的各项参数和特性，进行合理的选型和设计，以实现电路的高效、稳定运行。

大家在实际应用中是否遇到过 MOSFET 相关的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。