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IRFS540

器件型号:IRFS540
厂商名称:Fairchild
厂商官网:http://www.fairchildsemi.com/
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器件描述

Advanced Power MOSFET

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IRFS540器件文档内容

Advanced Power MOSFET                                                     IRFS540A

FEATURES                                                                 BVDSS = 100 V
                                                                          RDS(on) = 0.052
      Avalanche Rugged Technology                                         ID = 17 A
      Rugged Gate Oxide Technology
      Lower Input Capacitance                                             TO-220F
      Improved Gate Charge
      Extended Safe Operating Area
      175 C Operating Temperature
      Lower Leakage Current : 10 A (Max.) @ VDS = 100V
      Lower RDS(ON) : 0.041 (Typ.)

                                                                            1
                                                                                2
                                                                                   3

                                                                          1.Gate 2. Drain 3. Source

Absolute Maximum Ratings

Symbol                                     Characteristic                Value    Units
  VDSS                                                                     100      V
    ID     Drain-to-Source Voltage                                         17
   IDM                                                                     12        A
   VGS     Continuous Drain Current (TC=25 C)                              110
   EAS                                                                    +_ 20      A
    IAR    Continuous Drain Current (TC=100 C)                             385       V
   EAR                                                                     17       mJ
  dv/dt    Drain Current-Pulsed                                 O1         3.9       A
                                                                           6.5      mJ
    PD     Gate-to-Source Voltage                                          39     V/ns
                                                                          0.26      W
TJ , TSTG  Single Pulsed Avalanche Energy                       O2                W/ C
                                                                    - 55 to +175
    TL     Avalanche Current                                    O1                  C
                                                                          300
           Repetitive Avalanche Energy                          O1

           Peak Diode Recovery dv/dt                            O3

           Total Power Dissipation (TC=25 C)
           Linear Derating Factor

           Operating Junction and

           Storage Temperature Range

           Maximum Lead Temp. for Soldering

           Purposes, 1/8" from case for 5-seconds

Thermal Resistance

Symbol                                        Characteristic        Typ.  Max.    Units
                                             Junction-to-Case         --   3.8    C /W
  R JC                                     Junction-to-Ambient        --  62.5
  RJA

                                                                                  Rev. B

1999 Fairchild Semiconductor Corporation
IRFS540A                                                                      N-CHANNEL
                                                                            POWER MOSFET

Electrical Characteristics (TC=25C unless otherwise specified)

Symbol                    Characteristic      Min. Typ. Max. Units          Test Condition
  BVDSS      Drain-Source Breakdown Voltage
             Breakdown Voltage Temp. Coeff.   100 -- -- V VGS=0V,ID=250 A
BV/TJ       Gate Threshold Voltage            -- 0.11 -- V/ C ID=250A See Fig 7
  VGS(th)    Gate-Source Leakage , Forward    2.0 -- 4.0 V VDS=5V,ID=250 A
             Gate-Source Leakage , Reverse
    IGSS                                      -- -- 100 nA VGS=20V
             Drain-to-Source Leakage Current                                VGS=-20V
    IDSS                                      -- -- -100
             Static Drain-Source
  RDS(on)    On-State Resistance              -- -- 10                      VDS=100V
             Forward Transconductance                 -- 100 A VDS=80V,TC=150C
     gfs     Input Capacitance                --
    Ciss     Output Capacitance
    Coss     Reverse Transfer Capacitance     -- -- 0.052  VGS=10V,ID=8.5A                      O4
    Crss     Turn-On Delay Time
    td(on)   Rise Time                        -- 18.84 --                   VDS=40V,ID=8.5A     O4
             Turn-Off Delay Time              -- 1320 1710
      tr     Fall Time                        -- 325 380 pF                 VGS=0V,VDS=25V,f =1MHz
    td(off)  Total Gate Charge                -- 148 170                             See Fig 5
             Gate-Source Charge               -- 18 50
      tf     Gate-Drain("Miller") Charge      -- 18 50                      VDD=50V,ID=28A,     O4 O5
    Qg                                                                      RG=9.1
    Qgs                                                               ns
    Qgd                                       -- 90 180                           See Fig 13
                                              -- 56 120
                                              -- 60 78                      VDS=80V,VGS=10V,    O4 O5
                                              -- 10.8 -- nC                 ID=28A
                                              -- 27.9 --                    See Fig 6 & Fig 12

Source-Drain Diode Ratings and Characteristics

Symbol                    Characteristic      Min. Typ. Max. Units          Test Condition
    IS       Continuous Source Current
   ISM       Pulsed-Source Current                --  -- 17   A             Integral reverse pn-diode
  VSD        Diode Forward Voltage
    trr      Reverse Recovery Time        O1 --       -- 110                in the MOSFET
   Qrr       Reverse Recovery Charge
                                          O4 -- -- 1.5 V TJ=25C,IS=17A,VGS=0V

                                              -- 132 -- ns TJ=25C ,IF=28A

                                              -- 0.63 -- C diF/dt=100A/ s                     O4

  Notes ;

O1 Repetitive Rating : Pulse Width Limited by Maximum Junction Temperature
O2 L=2mH, IAS=17A, VDD=25V, RG=27 , Starting TJ =25 oC
O3 ISD <_ 28A, di/dt <_ 400A/s, VDD<_ BVDSS , Starting TJ =25 oC
O4 Pulse Test : Pulse Width = 250 s, Duty Cycle <_2%
O5 Essentially Independent of Operating Temperature
                                  N-CHANNEL                                                                                                           IRFS540A
                                POWER MOSFET
                                                                                                                                                       Fig 2. Transfer Characteristics
                                                Fig 1. Output Characteristics
                                                                                                                                          102
                                 102
ID , Drain Current [A]                                                                                   ID , Drain Current [A]                          175 oC
                                                       VGS
                                          Top : 1 5 V                                                                                     101

                                                      10 V
                                                      8.0 V
                                                      7.0 V
                                                      6.0 V
                                                      5.5 V
                                                      5.0 V
                                          Bottom : 4.5 V

                                 101

                                                                                                                                                  25 oC

                                                               @ Notes :                                                                                                 - 55 oC        @ Notes :
                                                                                                                                                                                          1. VGS = 0 V
                                100                              1. 250 s Pulse Test                                                                                                     2. V = 40 V
                                  10-1                           2. TC = 25 oC
                                                                                                                                                                                                 DS

                                                                                                                                                                                          3. 250 s Pulse Test

                                                          100                          101                                                100  2                  4                  6          8                   10

                                                      VDS , Drain-Source Voltage [V]                                                                     VGS , Gate-Source Voltage [V]

RDS(on) , []                            Fig 3. On-Resistance vs. Drain Current                           IDR , Reverse Drain Current [A]      Fig 4. Source-Drain Diode Forward Voltage
    Drain-Source On-Resistance
                                0.08                                                                                                      102

                                0.06                               VGS = 10 V

                                0.04                                                                                                      101

                                                                        VGS = 20 V

                                0.02                                           @ Note : TJ = 25 oC                                                175 oC                                    @ Notes :
                                                                                                                                                           25 oC                              1. VGS = 0 V
                                0.00                                                                                                                                                          2. 250 s Pulse Test
                                     0
                                                      30       60                 90                120                                   100
                                                                                                                                             0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4
                                                          ID , Drain Current [A]
                                                                                                                                                            VSD , Source-Drain Voltage [V]

                                      Fig 5. Capacitance vs. Drain-Source Voltage                                                                 Fig 6. Gate Charge vs. Gate-Source Voltage

Capacitance [pF]                2500                           Ciss= Cgs+ Cgd ( Cds= shorted )           VGS , Gate-Source Voltage [V]    10                             VDS = 20 V
                                                               Coss= Cds+ Cgd
                                2000                           Crss= Cgd                                                                                                 VDS = 50 V
                                               C iss

                                                                                                                                                                     VDS = 80 V

                                1500                                              @ Notes :                                               5
                                               C oss                                1. VGS = 0 V
                                                                                    2. f = 1 MHz
                                1000

                                               C rss
                                 500

                                                                                                                                                                                            @ Notes : ID =28.0 A

                                0                                                                                                         0
                                100                                101                                                                         0  10                 20  30             40  50     60               70

                                                      VDS , Drain-Source Voltage [V]                                                                              QG , Total Gate Charge [nC]
IRFS540A                                                                                                                                                                                     N-CHANNEL
                                                                                                                                                                                           POWER MOSFET

BVDSS , (Normalized)                     Fig 7. Breakdown Voltage vs. Temperature                                       RDS(on) , (Normalized)                  Fig 8. On-Resistance vs. Temperature
    Drain-Source Breakdown Voltage                                                                                          Drain-Source On-Resistance
                                    1.2                                                                                                                 3.0

                                                                                                                                                        2.5

                                    1.1

                                                                                                                                                        2.0

                                    1.0                                                                                                                 1.5

                                                                                                                                                        1.0

                                    0.9                                                            @ Notes :                                                                                               @ Notes :

                                                                                                   1. VGS = 0 V                                         0.5                                                1. VGS = 10 V

                                                                                                   2. ID = 250 A                                                                                          2. ID = 14.0 A

                                    0.8                                                                                                                 0.0
                                       -75 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 175 200                                                                          -75 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 175 200

                                                      TJ , Junction Temperature [ oC]                                                                                     TJ , Junction Temperature [ oC]

                                          Fig 9. Max. Safe Operating Area                                                                               Fig 10. Max. Drain Current vs. Case Temperature

                                                                                                                                                         20

ID , Drain Current [A]                         Operation in This Area                                                          ID , Drain Current [A]

                                               is Limited by R DS(on)

                                    102                                                                          10 s

                                                                                                         100 s                                         15

                                                                                                   1 ms

                                                                                           10 ms

                                    101                                                    100 ms                                                       10

                                                                         DC

                                    100        @ Notes :                                                                                                5

                                               1. T = 25 oC

                                                     C

                                               2. T = 175 oC

                                                     J

                                               3. Single Pulse

                                    10-1  100                            101                                     102                                    0

                                                                                                                                                        25          50     75              100        125  150             175

                                               VDS , Drain-Source Voltage [V]                                                                                              Tc , Case Temperature [ oC]

                                                                                                         Fig 11. Thermal Response

                                               Z (t) , Thermal Response             D=0.5                                                                    @ Notes :
                                                                          100
                                                 JC                                                                                                          1.  Z   J  C  (t)=3.8  o C/W  Max.
                                                                                    0.2
                                                                                   0.1                                                                             
                                                                                   0.05
                                                                         10- 1 0.02                                                                          2. Duty Factor, D=t1 /t2
                                                                                   0.01
                                                                                                                                                             3. T -T =P *Z (t)
                                                                         10- 2
                                                                              10- 5                                                                                  JM C DM JC

                                                                                                   single pulse                                              PDM

                                                                                                                                                                           t1
                                                                                                                                                                               t2

                                                                                           10- 4              10- 3     10- 2                                10- 1         100                   101

                                                                                           t1 , Square Wave Pulse Duration [sec]
       N-CHANNEL                                                 IRFS540A
     POWER MOSFET
                                   Fig 12. Gate Charge Test Circuit & Waveform

          " Current Regulator "                                        VGS

                   50K                   Same Type                                                    Qg
                                           as DUT                                                     Qgd

12V       200nF                                                        10V                               Charge

                         300nF

                                                                  VDS               Qgs

                   VGS

                                         DUT

     3mA

                         R1                   R2

                   Current Sampling (I G) Current Sampling (I D)

                         Resistor           Resistor

                                   Fig 13. Resistive Switching Test Circuit & Waveforms

                   Vout                  RL                            Vout         90%
                Vin
          RG                                       VDD

                                               ( 0.5 rated VDS )

                                   DUT                                         10%

10V                                                                    Vin

                                                                                    td(on)        tr             td(off)         tf

                                                                                            t on                          t off

                         Fig 14. Unclamped Inductive Switching Test Circuit & Waveforms

                                     LL                                         EAS =       --1--     LL IAS2       BVDSS
                   VDS                                                                       2                 --------------------

                                                                                                                BVDSS -- VDD

Vary tp to obtain                  ID                                  BVDSS
                                                                           IAS
required peak ID

          RG                             C            VDD                                             ID (t)

               tp                  DUT                                 VDD                                tp                                 VDS (t)
                                                                                                                                     Time
10V
IRFS540A                                                                          N-CHANNEL
                                                                                POWER MOSFET

            Fig 15. Peak Diode Recovery dv/dt Test Circuit & Waveforms

                     DUT     +

                             VDS

                             --

                     IS
                                                      L

            VGS      Driver

                 RG          Same Type                                          VDD
                               as DUT

VGS                           dv/dt controlled by "RG"

                              IS controlled by Duty Factor "D"

   VGS               D = --G--a-t-e--P--u-l-s--e--W--i-d--t-h----
( Driver )                   Gate Pulse Period                                  10V

    IS               IFM , Body Diode Forward Current
( DUT )                                                                 di/dt

    VDS                                             IRM
( DUT )                                     Body Diode Reverse Current

                             Body Diode Recovery dv/dt

                             Vf                                                 VDD

                                   Body Diode
                             Forward Voltage Drop
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       ACExTM                                      ISOPLANARTM              UHCTM
       CoolFETTM                                   MICROWIRETM              VCXTM
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       E2CMOSTM                                    PowerTrenchTM
       FACTTM                                      QSTM
       FACT Quiet SeriesTM                         Quiet SeriesTM
       FAST                                       SuperSOTTM-3
       FASTrTM                                     SuperSOTTM-6
       GTOTM                                       SuperSOTTM-8
       HiSeCTM                                     TinyLogicTM

DISCLAIMER

FAIRCHILD SEMICONDUCTOR RESERVES THE RIGHT TO MAKE CHANGES WITHOUT FURTHER
NOTICE TO ANY PRODUCTS HEREIN TO IMPROVE RELIABILITY, FUNCTION OR DESIGN. FAIRCHILD
DOES NOT ASSUME ANY LIABILITY ARISING OUT OF THE APPLICATION OR USE OF ANY PRODUCT
OR CIRCUIT DESCRIBED HEREIN; NEITHER DOES IT CONVEY ANY LICENSE UNDER ITS PATENT
RIGHTS, NOR THE RIGHTS OF OTHERS.

LIFE SUPPORT POLICY

FAIRCHILD'S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT

DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF FAIRCHILD SEMICONDUCTOR CORPORATION.

As used herein:

1. Life support devices or systems are devices or           2. A critical component is any component of a life

systems which, (a) are intended for surgical implant into   support device or system whose failure to perform can

the body, or (b) support or sustain life, or (c) whose      be reasonably expected to cause the failure of the life

failure to perform when properly used in accordance         support device or system, or to affect its safety or

with instructions for use provided in the labeling, can be  effectiveness.
reasonably expected to result in significant injury to the

user.

PRODUCT STATUS DEFINITIONS
Definition of Terms

Datasheet Identification    Product Status                                                  Definition
Advance Information         Formative or
                            In Design                       This datasheet contains the design specifications for
Preliminary                                                 product development. Specifications may change in
                            First Production                any manner without notice.

No Identification Needed    Full Production                 This datasheet contains preliminary data, and
                                                            supplementary data will be published at a later date.
                                                            Fairchild Semiconductor reserves the right to make
                                                            changes at any time without notice in order to improve
                                                            design.

                                                            This datasheet contains final specifications. Fairchild
                                                            Semiconductor reserves the right to make changes at
                                                            any time without notice in order to improve design.

Obsolete                    Not In Production               This datasheet contains specifications on a product
                                                            that has been discontinued by Fairchild semiconductor.
                                                            The datasheet is printed for reference information only.
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