探索 onsemi NTD24N06L/STD24N06L MOSFET：特性、应用与设计要点

在电子工程师的日常工作中，MOSFET 是一种常见且关键的器件，广泛应用于各种电源、转换及控制电路中。今天，我们聚焦 onsemi 的 NTD24N06L 和 STD24N06L 这两款 N 沟道、逻辑电平的功率 MOSFET，深入探讨它们的特性、应用场景以及设计时的注意事项。

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一、产品概述

NTD24N06L 和 STD24N06L 专为低电压、高速开关应用而设计，适用于电源、转换器、功率电机控制以及桥接电路等领域。它们具备 24A 的电流处理能力和 60V 的耐压，采用 DPAK 表面贴装封装，并且符合 RoHS 标准，无铅环保。此外，带有 S 前缀的产品适用于汽车及其他有特殊场地和控制变更要求的应用，还通过了 AEC - Q101 认证，具备生产件批准程序（PPAP）能力。

二、主要特性

（一）电气特性

1. 关断特性
   • 漏源击穿电压（(V{(BR)DSS})）：在(V{GS}=0Vdc)，(I_{D}=250mu Adc)条件下，典型值可达(71.9V)，保证了在一定电压范围内的可靠关断。
   • 栅体泄漏电流（(I{GSS})）：在(V{GS}=pm15Vdc)，(V_{DS}=0Vdc)时，最大为(pm100nAdc)，较低的泄漏电流有助于降低功耗。
   • 零栅压漏电流（(I{DSS})）：在(V{DS}=60Vdc)，(V{GS}=0Vdc)，(T{J}=150^{circ}C)时，最大为(10mu Adc)，高温下仍能保持较好的关断性能。
2. 导通特性
   • 栅极阈值电压（(V{GS(th)})）：在(V{DS}=V{GS})，(I{D}=250mu Adc)条件下，典型值为(1.7V)，属于逻辑电平驱动，便于与数字电路接口。
   • 静态漏源导通电阻（(R{DS(on)})）：在(V{GS}=5.0Vdc)，(I_{D}=10Adc)时，典型值为(36mOmega)，低导通电阻可有效降低导通损耗。
   • 正向跨导（(g{FS})）：在(V{DS}=7.0Vdc)，(I_{D}=12Adc)时，为(19mhos)，反映了输入信号对输出电流的控制能力。
3. 动态特性
   • 输入电容（(C{iss})）：在(V{DS}=25Vdc)，(V_{GS}=0Vdc)，(f = 1.0MHz)时，典型值为(814pF)，会影响开关速度。
   • 输出电容（(C_{oss})）：典型值为(258pF)，对输出端的电压变化响应有影响。
   • 转移电容（(C_{rss})）：典型值为(80pF)，在开关过程中会影响反馈效应。
4. 开关特性
   • 开启延迟时间（(t{d(on)})）：在(V{DD}=30Vdc)，(I{D}=24Adc)，(V{GS}=5.0Vdc)，(R_{G}=9.1Omega)条件下，典型值为(9.4ns)。
   • 上升时间（(t_{r})）：典型值为(97ns)。
   • 关断延迟时间（(t_{d(off)})）：典型值为(23ns)。
   • 下降时间（(t_{f})）：典型值为(52ns)。
   • 栅极电荷（(Q{T})）：在(V{DS}=48Vdc)，(I{D}=24Adc)，(V{GS}=5.0Vdc)时，典型值为(16nC)，可用于估算开关时间。
5. 源 - 漏二极管特性
   • 正向导通电压（(V{SD})）：在(I{S}=24Adc)，(V{GS}=0Vdc)，(T{J}=150^{circ}C)时，典型值为(0.95V)。
   • 反向恢复时间（(t{rr})）：在(I{S}=24Adc)，(V{GS}=0Vdc)，(dI{S}/dt = 100A/mu s)时，典型值为(49ns)。

（二）封装与标识

采用 DPAK 封装（CASE 369C 表面贴装），标识包含组装位置（A，可选）、年份（Y）、工作周（WW）、器件代码（24N6L）和无铅封装标识（G）。

三、典型应用

（一）电源供应

在开关电源中，这两款 MOSFET 可作为功率开关管，利用其低导通电阻和快速开关特性，实现高效的电压转换和功率传输，降低电源损耗，提高电源效率。

（二）转换器

例如 DC - DC 转换器、AC - DC 转换器等，能够快速准确地切换电流方向和大小，实现电压的升降转换，满足不同负载的供电需求。

（三）功率电机控制

在电机驱动电路中，通过控制 MOSFET 的导通和关断，调节电机的电流和电压，实现对电机转速、转矩等参数的精确控制，提高电机的运行性能和效率。

（四）桥接电路

在 H 桥、半桥等桥接电路中，作为开关元件，控制电流的流向，实现对负载的正反转、调速等功能。

四、设计要点

（一）开关时间估算

MOSFET 的开关行为可看作是电荷控制过程，开关时间与栅极电荷和平均输入电流有关。在计算上升和下降时间时，可使用公式(t{r}=Q{2} × R{G} /(V{GG}-V{GSP}))和(t{f}=Q{2} × R{G} / V{GSP})，其中(V{GG})为栅极驱动电压，(R{G})为栅极驱动电阻，(Q{2})和(V{GSP})可从栅极电荷曲线读取。而开启和关断延迟时间可通过公式(t{d(on)}=R{G} C{iss} ln [V{GG} /(V{GG}-V{GSP})])和(t{d(off)}=R{G} C{iss } In(V{GG} / V{GSP}))计算，电容(C_{iss})需根据不同的状态从电容曲线读取相应电压下的值。

（二）寄生参数影响

在高速开关应用中，寄生电路元件会对开关性能产生影响。MOSFET 源极引脚的电感、内部封装电感以及电路布线电感会产生电压，降低栅极驱动电流，增加分析的复杂性。同时，MOSFET 的输出电容和内部栅极电阻也会影响电路的性能，且内部电阻难以测量和准确确定。因此，在设计电路时，应尽量减小寄生电感和电阻的影响，例如优化 PCB 布局，缩短布线长度等。

（三）安全工作区

在使用这两款 MOSFET 时，必须确保其工作在安全工作区内。正向偏置安全工作区曲线定义了晶体管在正向偏置时能够安全承受的最大漏源电压和漏电流。在开关过程中，不能超过额定峰值电流（(I{DM})）和额定电压（(V{DSS})），且过渡时间（(t{r})，(t{f})）不能超过(10mu s)。此外，整个开关周期的平均功率不得超过((T{J(MAX)} - T{C})/(R_{JC}))。对于使用在带非钳位电感负载的开关电路中的 E - FET 类型 MOSFET，还需注意在雪崩状态下电路电感释放的能量不能超过额定限值，并根据实际工作条件进行调整。

五、总结

onsemi 的 NTD24N06L 和 STD24N06L MOSFET 以其出色的电气特性、丰富的应用场景和良好的封装设计，为电子工程师在低电压、高速开关应用中提供了可靠的选择。在设计过程中，我们需要充分考虑其开关特性、寄生参数影响以及安全工作区等因素，以确保电路的性能和可靠性。大家在实际应用中是否也遇到过类似 MOSFET 设计的挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。

以上就是关于 onsemi NTD24N06L 和 STD24N06L MOSFET 的详细介绍，希望能对电子工程师们的设计工作有所帮助。