深入解析FDD86369 - F085 N-Channel PowerTrench® MOSFET

一、公司与产品概述

ON Semiconductor现已更名为onsemi，是一家拥有众多专利、商标等知识产权的半导体企业。FDD86369 - F085是其推出的一款N - Channel PowerTrench® MOSFET，具有80 V、90 A、7.9 mΩ的规格，在汽车等领域有着广泛的应用。

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二、产品特性

（一）电气特性优越

1. 低导通电阻：在(V{GS}=10 V)、(I{D}=80 A)的条件下，典型(R_{DS(on)} = 5.9 mΩ)，这意味着在导通状态下，MOSFET的功率损耗较低，能有效提高电路的效率。
2. 低栅极电荷：典型(Q{g(tot)} = 34 nC)（(V{GS}=10 V)，(I_{D}=80 A)），低栅极电荷可以减少开关过程中的能量损耗，提高开关速度，使MOSFET能够快速响应控制信号。
3. UIS能力：具备单脉冲雪崩能量能力，在特定条件下（起始(T{J}=25^{circ} C)，(L = 14 μH)，(I{AS}=64 A)，(V{DD}=80 V) ），单脉冲雪崩能量(E{AS}=29 mJ)，这使得它在应对感性负载的开关过程中，能够承受一定的能量冲击，保证电路的稳定性。

（二）合规性与可靠性

1. RoHS合规：符合RoHS标准，这意味着产品在环保方面符合相关要求，减少了对环境的污染，也满足了市场对于绿色电子产品的需求。
2. AEC Q101认证：通过AEC Q101认证，表明该产品适用于汽车电子领域，具有较高的可靠性和稳定性，能够在汽车复杂的工作环境下正常工作。

三、应用领域

（一）汽车发动机控制

在汽车发动机控制系统中，需要精确控制电流和电压，FDD86369 - F085的低导通电阻和快速开关特性，能够满足发动机控制中对高效、精确控制的要求，提高发动机的性能和燃油效率。

（二）动力总成管理

动力总成管理系统需要处理大电流和高电压，该MOSFET的高耐压和大电流承载能力，使其能够在动力总成管理中稳定工作，确保动力传输的高效性和可靠性。

（三）螺线管和电机驱动

对于螺线管和电机驱动，需要快速、精确地控制电流，FDD86369 - F085的快速开关特性和低导通电阻，能够实现对螺线管和电机的高效驱动，减少能量损耗。

（四）集成启动/交流发电机

在集成启动/交流发电机系统中，需要频繁进行开关操作，该MOSFET的UIS能力和快速开关特性，能够适应这种频繁开关的工作模式，保证系统的稳定运行。

（五）12V系统主开关

作为12V系统的主开关，FDD86369 - F085的高耐压和大电流承载能力，能够满足12V系统的功率需求，确保系统的正常供电。

四、最大额定值

Symbol	Parameter	Ratings	Units
(V_{DSS})	漏源电压	80	V
(V_{GS})	栅源电压	±20	V
(I_{D})	连续漏极电流（(V_{GS}=10V)）	90	A
(I_{D})（脉冲）	脉冲漏极电流
(E_{AS})	单脉冲雪崩能量	29	mJ
(P_{D})	功率耗散	150	W
25°C以上降额		1.0	(W/^{circ}C)
(T{J}, T{STG})	工作和存储温度	-55 to + 175	(^{circ}C)
(R_{θJC})	结到壳热阻	1.0	(^{circ}C/W)
(R_{θJA})	结到环境最大热阻	52	(^{circ}C/W)

需要注意的是，电流受键合线配置限制；单脉冲雪崩能量测试有特定的起始条件；(R_{θJA})是结到壳和壳到环境热阻之和，且最大额定值基于特定的电路板设计（(1 in^2) 2oz铜焊盘）。

五、电气特性

（一）关断特性

• (B_{V DSS})（漏源击穿电压）：当(I{D}=250μA)，(V{GS}=0V)时，为80V，这是MOSFET能够承受的最大漏源电压。
• (I_{DSS})（漏源泄漏电流）：在(V{DS}=80V)，(T{J}=25^{circ}C)，(V{GS}=0V)时为1 μA；在(T{J}=175^{circ}C)时为1 mA，较高的温度会使泄漏电流增大。
• (I_{GSS})（栅源泄漏电流）：当(V_{GS}=±20V)时，为±100 nA，较小的栅源泄漏电流有助于减少栅极的能量损耗。

（二）导通特性

• (V_{GS(th)})（栅源阈值电压）：当(V{GS}=V{DS})，(I_{D}=250μA)时，范围在2.0 - 4.0 V之间，典型值为2.7 V，这是MOSFET开始导通的临界栅源电压。
• (R_{DS(on)})（漏源导通电阻）：在(I{D}=80A)，(V{GS}=10V)，(T{J}=25^{circ}C)时为5.9 - 7.9 mΩ；在(T{J}=175^{circ}C)时为13.0 - 17.4 mΩ，温度升高会使导通电阻增大。

（三）动态特性

• 电容特性：输入电容(C{iss}=2530 pF)（(V{DS}=40V)，(V{GS}=0V)，(f = 1MHz)），输出电容(C{oss}=430 pF)，反向传输电容(C_{rss}=16 pF)，这些电容值会影响MOSFET的开关速度和响应特性。
• 栅极电阻：(R{g}=2.2 Ω)（(V{GS}=0.5V)，(f = 1MHz)），栅极电阻会影响栅极信号的传输和MOSFET的开关速度。
• 栅极电荷：总栅极电荷(Q{g(tot)})在(V{GS}=0)到10V，(V{DD}=64V)，(I{D}=80A)时为36 - 54 nC，阈值栅极电荷(Q{g(th)} = 4.6 nC)，栅源栅极电荷(Q{gs}=13 nC)，栅漏“米勒”电荷(Q_{gd}=8.5 nC)，这些栅极电荷参数对于理解MOSFET的开关过程和能量损耗非常重要。

（四）开关特性

在(V{DD}=40V)，(I{D}=80A)，(V{GS}=10V)，(R{GEN}=6Ω)的条件下，开启时间(t{on}=70 ns)，开启延迟时间(t{d(on)} = 13 ns)，上升时间(t{r}=34 ns)，关断延迟时间(t{d(off)} = 22 ns)，下降时间(t{f}=9 ns)，关断时间(t{off}=46 ns)。这些开关时间参数决定了MOSFET在开关电路中的响应速度和效率。

（五）漏源二极管特性

• 源漏二极管电压：当(I{SD}=80A)，(V{GS}=0V)时，(V{SD}=1.25 V)；当(I{SD}=40A)，(V{GS}=0V)时，(V{SD}=1.2 V)。
• 反向恢复时间：当(I{F}=80A)，(dI{SD}/dt = 100A/μs)时，反向恢复时间(t{rr}=49 - 64 ns)，反向恢复电荷(Q{rr}=40 - 53 nC)。这些参数对于理解MOSFET中内置二极管的性能和在电路中的应用非常重要。

六、典型特性曲线

文档中给出了一系列典型特性曲线，如归一化功率耗散与壳温的关系、最大连续漏极电流与壳温的关系、峰值电流能力、正向偏置安全工作区、非钳位电感开关能力、传输特性、正向二极管特性、饱和特性、(R{DS(on)})与栅极电压的关系、归一化(R{DS(on)})与结温的关系、归一化栅极阈值电压与温度的关系、归一化漏源击穿电压与结温的关系、电容与漏源电压的关系、电压栅极电荷与栅源电压的关系等。这些曲线可以帮助工程师更好地理解MOSFET在不同工作条件下的性能，从而进行合理的电路设计。

七、思考与总结

在实际应用中，电子工程师需要根据具体的电路需求，综合考虑FDD86369 - F085的各项特性和参数。例如，在设计汽车电子电路时，要充分考虑其高温环境下的性能变化；在开关电路设计中，要根据开关时间和栅极电荷等参数优化驱动电路。同时，由于产品的“典型”参数在不同应用中可能会有所变化，工程师需要对所有工作参数进行验证，以确保电路的可靠性和稳定性。大家在使用这款MOSFET时，有没有遇到过一些特殊的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享。