Richi´s Lab

Fairchild FDMS3602S

FDMS3602S

FDMS3602S

FDMS3602S Datenblatt

Der Fairchild FDMS3602S bietet in einem sehr flachen Power 56 Gehäuse zwei asymmetrische n-Kanal MOSFETs. Der Aufbau ist auf den Einsatz in Buck-Wandlern optimiert. Der Transistor Q1 stellt dabei den Schalttransistor dar und der Transistor Q2 wird als aktiver Gleichrichter eingesetzt. Die Integration in ein Gehäuse ermöglicht es die Leiterzüge, die geschaltete Ströme führen, kurz zu halten. Das reduziert Verluste durch parasitäre Induktivitäten und die Gefahr, dass Störungen in umgebende Schaltungsteile eingekoppelt oder in die Umgebung abgestrahlt werden.

Im FDMS3602S wurden Transistoren mit deutlich unterschiedlichen Eigenschaften eingesetzt. Beide Transistoren sperren bis zu 25V. Der Transistor Q1 bietet im leitenden Zustand einen Widerstand von maximal 8,1mΩ. Der Widerstand des Transistors Q2 ist dagegen mit maximal 3,4mΩ deutlich kleiner. Das ist vorteilhaft, wenn die Eingangsspannung eines Buck-Reglers mehr als doppelt so hoch ist wie die Ausgangsspannung. In diesem Fall ist Q2 länger leitend als Q1 und trägt mehr zu den Gesamtverlust bei. Die dauerhafte Stromtragfähigkeiten der beiden Transistoren gibt das Datenblatt mit 30A/40A an (Tc=25°C). Kurzzeitig sind bis zu 40A/100A erlaubt.

Der Schalttransistors Q1 ist zwar hochohmiger, bietet dafür aber geringere Kapazitäten und Schaltzeiten. Die Anstiegs- und Abfallzeiten sind typischerweise halb so groß wie die des Transistors Q2. Das reduziert die Schaltverluste im Transistor Q1, der im Gegensatz zu Q2 mit der Eingangsspannung belastet wird.

Als aktiver Gleichrichter besitzt der Transistor Q2 neben seiner intrinsischen Bodydiode eine parallel geschaltete Schottky-Diode. Die im Vergleich zu einer normalen Diode geringere Flussspannung und die kleinere Sperrkapazität reduzieren die Verluste in den Totzeiten, wenn beide Transistoren gesperrt sind und in den Übergangsphasen. Man könnte den Freilaufpad auch ohne Ansteuerung nutzen. Das Datenblatt weist aber besonders darauf hin, dass typisch für eine Schottky-Diode der Sperrstrom mit der Temperatur stark ansteigt und es so zu Problemen mit der maximal zulässigen Verlustleistung kommen kann. Die Schottky-Diode ist kein diskretes Element, sondern befindet sich innerhalb des PowerTrench-MOSFETs. Fairchild bezeichnet diese Bauteile als SyncFET.

 

FDMS3602S Aufbau

Der Transistor Q1 befindet sich auf dem linken Trägerblech. Von der Oberseite des Transistors (Source) führen 15 Bonddrähte auf das mittlere Trägerblech. Auf dem mittleren Trägerblech ist der Transistor Q2 befestigt. Der Source-Kontakt, der sich auch hier auf der Oberseite des Transistors befindet, wird mit einem kammartigen Blechelement kontaktiert. Oberhalb des Kontaktblechs ist der Bonddraht zu sehen, der das Gate kontaktiert.

 

FDMS3602S Die Q1

Die Abmessungen des Schalttransistors Q1 betragen 2,1mm x 0,8mm. Die Metalllage des Source-Kontakts ist in zwei Streifen aufgeteilt. Durchkontaktierungen sind nur an der oberen und der unteren Kante dieser Bereiche zu erkennen. Höchstwahrscheinlich besteht der MOSFET aus vielen kleinen MOSFET-Zellen, wie es bei Leistungs-MOSFETs üblich ist (siehe zum Beispiel BUK446). Umso interessanter ist es, dass nur seitlich Durchkontaktierungen zu erkennen sind. Das Gate-Potential trifft in der rechten oberen Ecke ein und wird über eine dünne Rahmenstruktur über das Die verteilt.

 

FDMS3602S Q2

FDMS3602S Q2

Die Abmessungen des Transistors Q2 betragen 2,5mm x 1,5mm. Das Kontaktblech besitzt vier Kontaktzungen, von denen aber nur drei mit dem Die verbunden sind. Anscheinend hat man hier ein Element eingesetzt, das geeignet ist auch breitere MOSFETs zu kontaktieren. Jeder Kontaktfinger ist mit zwei quadratischen Flächen auf dem Die verbunden. Der Rest der Fläche ist mit einer Schutzschicht überzogen, wahrscheinlich handelt es sich um Polyimid. In der Mitte, an der oberen und der unteren Kante sind die dünnen Gate-Leitungen zu erkennen.

 

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