STF12N50DM2 — 500V N 沟功率 MOSFET 产品概述

一、产品概览

STF12N50DM2 是意法半导体（ST）推出的一款高压 N 沟金属氧化物场效应晶体管（N‑MOSFET），适配通孔安装的 TO-220FP 封装。该器件额定漏-源电压（Vdss）为 500V，能够在高压环境下用于开关和线性功率控制。典型连续漏极电流为 11A（基于器件壳温 Tc），最大功率耗散 25W（Tc），适合高压电源、开关电源和工业驱动等应用场景。

二、主要电气参数（关键值）

• 漏-源电压 Vdss：500 V
• 连续漏极电流 Id：11 A（Tc）
• 导通电阻 Rds(on)：最大 350 mΩ @ Id = 5.5 A，Vgs = 10 V
• 门阈电压 Vgs(th)：最大 5 V @ Id = 250 µA（表明非逻辑电平器件）
• 最大栅极电压 Vgs：±25 V
• 总栅极电荷 Qg：最大 16 nC @ Vgs = 10 V（影响驱动功率与开关损耗）
• 输入电容 Ciss：最大 628 pF @ Vds = 100 V
• 功率耗散 Pd：25 W（Tc）
• 工作结温范围 TJ：-55°C ~ 150°C

三、特点与优势

• 高耐压设计（500V）适合高压开关应用，如离散式开关电源、高压半桥/全桥拓扑、电子镇流器等。
• TO-220FP 通孔封装便于安装与散热管理，同时提供良好绝缘性与机械固定便利性。
• 在 Vgs = 10 V 下具有可接受的导通电阻（350 mΩ），兼顾开关性能与导通损耗。
• 中等栅极电荷（16 nC）在中低频开关应用中具有平衡的驱动需求与切换速度。

四、典型应用

• 高压开关电源（离线 SMPS）主开关管
• 功率因数校正（PFC）与中高压变换器
• 电机驱动、高压逆变与半桥/全桥拓扑
• 工业照明镇流器、电子负载、浪涌开关器件

五、热管理与功率计算提示

• Rds(on) 在 5.5 A、Vgs=10 V 条件下为 350 mΩ，导通损耗可估算：Pcond ≈ I^2·R。举例：5.5 A 时 Pcond ≈ 5.5^2 × 0.35 ≈ 10.6 W。该值接近器件在 Tc 条件下的额定耗散，实际设计必须考虑散热和热阻。
• 若在较高电流或持续导通条件下工作，必须配合适当散热片或低热阻 PCB 安装以保证结温在安全范围内。TO-220FP 封装便于螺栓式固定散热片，但仍需评估实际热阻和环境温度。
• 开关损耗与门驱动功率：门驱动功率约为 Pgate ≈ Qg × Vdrive × f（Qg=16 nC，Vdrive=10 V），在高频下门驱动损耗不可忽视；同时因 Ciss 较大，快速开关会引入较高的切换损耗，应在设计中权衡频率与效率。

六、设计与使用建议

• 驱动电压建议采用 10 V（器件在 10 V 条件下给出 Rds(on)），避免低于 10 V 的弱驱动，因为 Vgs(th) 最大可达 5 V，本器件非“逻辑电平”类型。
• 对栅极提供稳健的驱动与保护：在门极串联合适的门阻以抑制振铃与降低瞬态应力；在必要时并联 TVS 或栅极钳位二极管，防止 Vgs 超过 ±25 V。
• 考虑在高压快速开关场合使用 RC 抑制网络或吸收回路来限制 Vds 过冲，保护器件免受瞬态高压损伤。
• 布局上应优化散热路径与大电流走线，减少寄生电感以降低开关应力。

七、封装与安装

• 封装类型：TO-220FP-3（全塑料/隔离式散热片版本，通孔）
• 便于通孔安装、机械固定与散热片连接，适合传统电源模块与维修替换场景。
• 建议在安装前参考厂商机械尺寸与螺栓扭矩规范，确保良好热接触与电气隔离。

八、选型注意事项

• 若系统要求逻辑电平驱动（如 5 V 直接驱动），需选择 Vgs(th) 更低且在 4.5 V 下有低 Rds(on) 的“逻辑级” MOSFET；本型号要求较强的门驱动。
• 对高频、高效率设计，需综合考虑 Qg、Ciss 与 Rds(on) 的平衡；若频率较高，优先考虑低 Qg 的器件以降低驱动损耗。
• 在高电流工作条件下，应验证结温、热阻与长期可靠性，必要时使用并联或更低 Rds(on) 的器件以分摊损耗。

总结：STF12N50DM2 为一款面向高压场合的通用 N‑MOSFET，适合中低频高压开关和功率控制场景。设计时需重视门极驱动、热管理及抗过压保护，以确保长期稳定运行。