Fairchild Semiconductor 2N7002MTF, 2N7002, 2N7000 Datasheet

0 (0)

November 1995

2N7000 / 2N7002 / NDS7002A

N-Channel Enhancement Mode Field Effect Transistor

General Description

These N-Channel enhancement mode field effect transistors are produced using Fairchild's proprietary, high cell density, DMOS technology. These products have been designed to minimize on-state resistance while provide rugged, reliable, and fast switching performance. They can be used in most applications requiring up to 400mA DC and can deliver pulsed currents up to 2A. These products are particularly suited for low voltage, low current applications such as small servo motor control, power MOSFET gate drivers, and other switching applications.

Features

High density cell design for low RDS(ON).

Voltage controlled small signal switch.

Rugged and reliable.

High saturation current capability.

___________________________________________________________________________________________

D

G

D

GS

TO-92

S

Absolute Maximum Ratings

TA = 25°C unless otherwise noted

 

 

 

 

 

Symbol

Parameter

 

 

2N7000

 

2N7002

NDS7002A

Units

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VDSS

Drain-Source Voltage

 

 

 

60

 

V

 

VDGR

Drain-Gate Voltage (R

GS

< 1 MΩ)

 

60

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VGSS

Gate-Source Voltage - Continuous

 

±

 

V

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

- Non Repetitive (tp < 50µs)

 

±40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ID

Maximum Drain Current - Continuous

200

 

115

280

mA

 

 

 

 

- Pulsed

500

 

800

1500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PD

Maximum Power Dissipation

400

 

200

300

mW

 

 

Derated above 25oC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2

 

1.6

2.4

mW/°C

 

TJ,TSTG

Operating and Storage Temperature Range

 

-55 to 150

-65 to 150

°C

 

TL

Maximum Lead Temperature for Soldering

 

300

 

°C

 

 

Purposes, 1/16" from Case for 10 Seconds

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

THERMAL CHARACTERISTICS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RθJA

Thermal Resistance, Junction-to-Ambient

312.5

 

625

417

°C/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

© 1997 Fairchild Semiconductor Corporation

2N7000.SAM Rev. A1

Electrical Characteristics TA = 25°C unless otherwise noted

Symbol

Parameter

Conditions

Type

Min

Typ

Max

Units

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OFF CHARACTERISTICS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BVDSS

Drain-Source Breakdown Voltage

VGS = 0 V, ID = 10 µA

All

60

 

 

V

IDSS

Zero Gate Voltage Drain Current

VDS = 48 V, VGS = 0 V

2N7000

 

 

1

µA

 

 

 

TJ=125°C

 

 

 

1

mA

 

 

VDS = 60 V, VGS = 0 V

2N7002

 

 

1

µA

 

 

 

 

NDS7002A

 

 

 

 

 

 

 

TJ=125°C

 

 

0.5

mA

 

 

 

 

 

 

IGSSF

Gate - Body Leakage, Forward

VGS = 15 V, VDS = 0 V

2N7000

 

 

10

nA

 

 

VGS = 20 V, VDS = 0 V

2N7002

 

 

100

nA

 

 

 

 

NDS7002A

 

 

 

 

IGSSR

Gate - Body Leakage, Reverse

VGS = -15 V, VDS = 0 V

2N7000

 

 

-10

nA

 

 

VGS = -20 V, VDS = 0 V

2N7002

 

 

-100

nA

 

 

 

 

NDS7002A

 

 

 

 

ON CHARACTERISTICS (Note 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VGS(th)

Gate Threshold Voltage

VDS = VGS, ID = 1 mA

2N7000

0.8

2.1

3

V

 

 

VDS = VGS, ID = 250 µA

2N7002

1

2.1

2.5

 

 

 

 

 

NDS7002A

 

 

 

 

RDS(ON)

Static Drain-Source On-Resistance

VGS = 10 V, ID = 500 mA

2N7000

 

1.2

5

Ω

 

 

 

TJ =125°C

 

 

1.9

9

 

 

 

VGS = 4.5 V, ID = 75 mA

 

 

1.8

5.3

 

 

 

VGS = 10 V, ID = 500 mA

2N7002

 

1.2

7.5

 

 

 

 

TJ =100°C

 

 

1.7

13.5

 

 

 

VGS = 5.0 V, ID = 50 mA

 

 

1.7

7.5

 

 

 

 

TJ =100C

 

 

2.4

13.5

 

 

 

VGS = 10 V, ID = 500 mA

NDS7002A

 

1.2

2

 

 

 

 

TJ =125°C

 

 

2

3.5

 

 

 

VGS = 5.0 V, ID = 50 mA

 

 

1.7

3

 

 

 

 

TJ =125°C

 

 

2.8

5

 

VDS(ON)

Drain-Source On-Voltage

VGS = 10 V, ID = 500 mA

2N7000

 

0.6

2.5

V

 

 

VGS = 4.5 V, ID = 75 mA

 

 

0.14

0.4

 

 

 

VGS = 10 V, ID = 500mA

2N7002

 

0.6

3.75

 

 

 

VGS = 5.0 V, ID = 50 mA

 

 

0.09

1.5

 

 

 

VGS = 10 V, ID = 500mA

NDS7002A

 

0.6

1

 

 

 

VGS = 5.0 V, ID = 50 mA

 

 

0.09

0.15

 

2N7000.SAM Rev. A1

Electrical Characteristics TA = 25oC unless otherwise noted

Symbol

Parameter

Conditions

 

Type

Min

Typ

Max

Units

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ON CHARACTERISTICS Continued (Note 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ID(ON)

On-State Drain Current

VGS = 4.5 V, VDS = 10 V

2N7000

75

600

 

mA

 

 

VGS = 10 V, VDS > 2 VDS(on)

2N7002

500

2700

 

 

 

 

VGS = 10 V, VDS > 2 VDS(on)

NDS7002A

500

2700

 

 

gFS

Forward Transconductance

VDS = 10 V, ID = 200 mA

2N7000

100

320

 

mS

 

 

VDS > 2 VDS(on), ID = 200 mA

2N7002

80

320

 

 

 

 

VDS > 2 VDS(on), ID = 200 mA

NDS7002A

80

320

 

 

DYNAMIC CHARACTERISTICS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ciss

Input Capacitance

VDS = 25 V, VGS = 0 V,

All

 

20

50

pF

 

 

f = 1.0 MHz

 

 

 

 

 

 

Coss

Output Capacitance

 

All

 

11

25

pF

 

 

 

 

 

Crss

Reverse Transfer Capacitance

 

 

 

 

All

 

4

5

pF

ton

Turn-On Time

V

DD

= 15 V, R

= 25 Ω,

2N7000

 

 

10

ns

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

ID = 500 mA, VGS = 10 V,

 

 

 

 

 

 

 

RGEN = 25

 

 

 

 

 

 

 

 

VDD = 30 V, RL = 150 Ω,

2N700

 

 

20

 

 

 

ID = 200 mA, VGS = 10 V,

NDS7002A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RGEN = 25 Ω

 

 

 

 

 

 

toff

Turn-Off Time

V

DD

= 15 V, R

= 25 Ω,

2N7000

 

 

10

ns

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

ID = 500 mA, VGS = 10 V,

 

 

 

 

 

 

 

RGEN = 25

 

 

 

 

 

 

 

 

VDD = 30 V, RL = 150 Ω,

2N700

 

 

20

 

 

 

ID = 200 mA, VGS = 10 V,

NDS7002A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RGEN = 25 Ω

 

 

 

 

 

 

DRAIN-SOURCE DIODE CHARACTERISTICS AND MAXIMUM RATINGS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IS

Maximum Continuous Drain-Source Diode Forward Current

2N7002

 

 

115

mA

 

 

 

 

 

 

NDS7002A

 

 

280

 

 

 

 

 

 

 

 

ISM

Maximum Pulsed Drain-Source Diode Forward Current

2N7002

 

 

0.8

A

 

 

 

 

 

 

NDS7002A

 

 

1.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VSD

Drain-Source Diode Forward

VGS = 0 V, IS = 115 mA (Note 1)

2N7002

 

0.88

1.5

V

 

Voltage

VGS = 0 V, IS = 400 mA (Note 1)

NDS7002A

 

0.88

1.2

 

 

 

 

 

Note:

1. Pulse Test: Pulse Width < 300µs, Duty Cycle < 2.0%.

2N7000.SAM Rev. A1

Fairchild Semiconductor 2N7002MTF, 2N7002, 2N7000 Datasheet

Typical Electrical Characteristics

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2N7000 / 2N7002 / NDS7002A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CURRENT (A)

 

 

 

 

VGS = 10V

9.0

8.0

 

 

 

 

 

RESISTANCE

 

VGS =4.0V

4 .5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.0

 

 

 

NORMALIZED

2 .5

 

 

5 .0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 .5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.0

 

 

 

 

 

 

 

 

6 .0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 .0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

DRAIN -SOURCEON-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.0

 

 

DS(on)

1 .5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 .0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 .0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 0

 

 

 

0 .5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SOURCEDRAINI , - D

 

 

 

 

 

 

 

 

4.0

 

 

R

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

3.0

 

 

 

 

 

0 .5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

1

2

 

3

 

4

 

5

 

 

 

 

0

0 .4

 

0 .8

 

1 .2

 

 

1 .6

 

2

 

 

 

 

 

VDS , DRAIN-SOURCE VOLTAGE (V)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I D , DRA IN CURRENT (A)

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 1. On-Region Characteristics

 

 

 

 

 

 

Figure 2. On-Resistance Variation with Gate

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Voltage and Drain Current

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ON-RESISTANCE

 

V

GS

= 10V

 

 

 

 

 

 

 

 

ON-RESISTANCE

 

 

V GS = 10V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 .5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ID = 500m A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, NORM A LIZED

 

 

 

 

 

 

 

NORMALIZED

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

TJ = 125°C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 .5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DS(ON)

DRAINSOURCE-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

25°C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DS(on)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-55°C

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

SOURCEDRAIN-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 .5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-5 0

-2 5

0

25

50

75

100

125

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0 .4

 

0 .8

 

1 .2

 

 

1 .6

 

2

 

 

 

 

 

T

, JUNCTION TEMPERATURE (°C)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I D , DRAIN CURRENT (A)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 3. On-Resistance Variation

 

 

 

 

 

 

 

Figure 4. On-Resistance Variation with Drain

 

 

 

with Temperature

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Current and Temperature

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 .1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VDS

= 10V

 

T J

= -55°C

25°C

 

 

 

VOLTAGE

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

= V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

125°C

 

 

1 .0 5

 

 

 

 

 

 

 

GS

 

 

1.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I D

= 1 m A

 

(A)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, NORMALIZED

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IN CURRENT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

THRESHOLD

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 .9 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DRA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

th

 

 

0 .9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

SOURCE-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 .8 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GATE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 .8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2

 

4

 

6

 

8

 

10

 

 

 

 

-50

-25

0

25

50

7 5

100

 

 

125

150

 

 

 

 

 

VGS , GATE TO SOURCE VOLTAGE (V)

 

 

 

 

 

 

 

 

TJ , JUNCTION TEM PERATURE (°C)

 

 

 

 

 

 

Figure 5. Transfer Characteristics

 

 

 

 

 

 

 

Figure 6. Gate Threshold Variation with

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Temperature

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2N7000.SAM Rev. A1

Typical Electrical Characteristics (continued)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2N7000 / 2N7002 /NDS7002A

 

 

 

 

 

 

 

 

BREAKDOWNSOURCEVOLTAGE

1.1

 

 

 

 

 

 

 

DRAINREVERSECURRENT (A)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

ID

= 250µA

 

 

 

 

 

 

0 .005

V GS

= 0 V

 

 

 

 

 

 

1.075

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

NORMALIZED ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 .5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TJ = 125°C

 

 

 

 

 

 

1.025

 

 

 

 

 

 

 

 

0 .1

 

 

 

25°C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-55°C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

0.975

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 .0 1

 

 

 

 

 

 

 

DRAIN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.95

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.925

 

 

 

 

 

 

 

 

0 .001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-50

-25

0

25

50

75

1 0 0

1 2 5

1 5 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TJ , JUNCTION TEM PERATURE (°C)

 

 

0 .2

 

0 .4

0 .6

0 .8

1

1 .2

1 .4

 

 

 

 

 

 

 

 

VSD

, BODY DIODE FORW A RD VOLTAGE (V)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 7. Breakdown Voltage Variation

Figure 8. Body Diode Forward Voltage Variation with

with Temperature

Current and Temperature

 

6 0

 

 

 

 

 

 

 

 

4 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C iss

 

(pF)

2 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C oss

 

CAPACITANCE

1 0

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

C rss

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

f = 1 MHz

 

 

 

 

 

VGS

= 0V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

5

1 0

2 0

3 0

5 0

 

 

VDS

, DRAIN TO SOURCE VOLTAGE (V)

 

 

Figure 9. Capacitance Characteristics

 

 

VDD

 

 

 

VIN

R L

 

 

D

V OUT

VGS

RGEN

 

 

 

G

DUT

 

 

 

 

 

S

 

 

1 0

 

 

 

 

 

(V)

 

V DS = 2 5 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VOLTAGE

8

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

-SOURCE

 

 

 

 

 

 

ID =500m A

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

, GATE

2

 

2 8 0 m A

 

 

 

GS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

1 1 5 m A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

0 .4

0 .8

1 .2

1 .6

2

Q g , GATE CHARGE (nC)

Figure 10. Gate Charge Characteristics

 

t on

 

toff

t d(on)

tr

td(off)

t f

 

90%

 

90%

Output, Vout

10%

 

10%

 

 

 

 

 

Inverted

 

 

 

90%

Input, Vin

50%

 

50%

10%

Pulse Width

Figure 11. Switching Test Circuit

Figure 12. Switching Waveforms

2N7000.SAM Rev. A1

Loading...
+ 9 hidden pages