onsemi碳化硅MOSFET NVHL045N065SC1：高性能解決方案

在電子工程師的設(shè)計(jì)工作中，選擇合適的功率器件至關(guān)重要。今天，我們來(lái)深入了解一下安森美（onsemi）的碳化硅（SiC）MOSFET——NVHL045N065SC1，看看它能為我們的設(shè)計(jì)帶來(lái)哪些優(yōu)勢(shì)。

文件下載：NVHL045N065SC1-D.PDF

一、產(chǎn)品特性

低導(dǎo)通電阻

該MOSFET具有出色的導(dǎo)通電阻特性。典型情況下，當(dāng)柵源電壓 (V{GS}=18V) 時(shí)，導(dǎo)通電阻 (R{DS(on)} = 32mOmega)；當(dāng) (V{GS}=15V) 時(shí)，(R{DS(on)} = 42mOmega)。低導(dǎo)通電阻意味著在導(dǎo)通狀態(tài)下，器件的功率損耗更小，能夠提高系統(tǒng)的效率。這對(duì)于需要處理高功率的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，是非常關(guān)鍵的特性。

超低柵極電荷

其柵極總電荷 (Q_{G(tot)} = 105nC)，超低的柵極電荷使得MOSFET在開(kāi)關(guān)過(guò)程中所需的驅(qū)動(dòng)能量更小，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高速開(kāi)關(guān)，減少開(kāi)關(guān)損耗。這對(duì)于提高系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)頻率和效率具有重要意義。

低電容高速開(kāi)關(guān)

輸出電容 (C_{oss}=162pF)，低電容特性使得MOSFET在開(kāi)關(guān)過(guò)程中能夠更快地充放電，進(jìn)一步提高了開(kāi)關(guān)速度。高速開(kāi)關(guān)能力可以減少開(kāi)關(guān)時(shí)間，降低開(kāi)關(guān)損耗，提高系統(tǒng)的整體性能。

雪崩測(cè)試與可靠性

該器件經(jīng)過(guò)100%雪崩測(cè)試，這意味著它在面對(duì)雪崩擊穿等異常情況時(shí)，具有更高的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，它還通過(guò)了AEC - Q101認(rèn)證，并且具備生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序（PPAP）能力，適用于汽車(chē)等對(duì)可靠性要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景。

環(huán)保特性

此器件是無(wú)鹵的，并且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)（豁免條款7a），在二級(jí)互連（2LI）上是無(wú)鉛的，滿(mǎn)足環(huán)保要求。

二、典型應(yīng)用

汽車(chē)車(chē)載充電器

在汽車(chē)車(chē)載充電器中，NVHL045N065SC1的低導(dǎo)通電阻和高速開(kāi)關(guān)特性能夠有效提高充電效率，減少能量損耗，縮短充電時(shí)間。同時(shí)，其高可靠性和穩(wěn)定性也能確保在汽車(chē)復(fù)雜的工作環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。

電動(dòng)汽車(chē)/混合動(dòng)力汽車(chē)的DC - DC轉(zhuǎn)換器

對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)的DC - DC轉(zhuǎn)換器，該MOSFET能夠滿(mǎn)足高功率轉(zhuǎn)換的需求，提高轉(zhuǎn)換效率，延長(zhǎng)電池續(xù)航里程。

三、電氣參數(shù)與性能

最大額定值

• 電壓方面：漏源電壓 (V{DSS}) 最大為650V，柵源電壓 (V{GS}) 范圍是 - 8V到 + 22V，推薦的柵源電壓 (V_{GSop}) 在 - 5V到 + 18V（(T_C < 175^{circ}C)）。
• 電流方面：在不同溫度下，連續(xù)漏極電流有所不同。在 (T_C = 25^{circ}C) 時(shí)，連續(xù)漏極電流 (I_D) 為66A；在 (T_C = 100^{circ}C) 時(shí)，(ID) 為46A。脈沖漏極電流 (I{DM}) 在 (TC = 25^{circ}C) 時(shí)可達(dá)191A，單脈沖浪涌漏極電流能力 (I{DSC}) 在特定條件下為315A。
• 功率方面：在 (T_C = 25^{circ}C) 時(shí)，功率耗散 (P_D) 為291W；在 (T_C = 100^{circ}C) 時(shí)，(P_D) 為145W。
• 溫度范圍：工作結(jié)溫和存儲(chǔ)溫度范圍為 - 55°C到 + 175°C，能夠適應(yīng)較寬的溫度環(huán)境。

電氣特性

• 關(guān)斷特性：漏源擊穿電壓 (V{(BR)DSS}) 在 (V{GS} = 0V)，(I_D = 1mA) 時(shí)為650V，其溫度系數(shù)為 - 0.15V/°C（(ID = 20mA)，參考25°C）。零柵壓漏電流 (I{DSS}) 在 (T_J = 25^{circ}C) 時(shí)為10μA，在 (TJ = 175^{circ}C) 時(shí)為1mA。柵源泄漏電流 (I{GSS}) 在 (V{GS} = + 22V) 或 - 8V，(V{DS} = 0V) 時(shí)為250nA。
• 導(dǎo)通特性：柵極閾值電壓在 (V{GS} = V{DS})，(ID = 8mA) 時(shí)，范圍是1.8V到2.8V。導(dǎo)通電阻 (R{DS(on)}) 在不同條件下有不同的值，如前面提到的典型值。正向跨導(dǎo) (g_{FS}) 為16S。
• 電荷、電容與柵極電阻：輸入電容 (C{iss}) 為1870pF，輸出電容 (C{oss}) 前面已提及，反向傳輸電容 (C{RSS}) 為14pF。柵極總電荷 (Q{G(tot)}) 在特定條件下有相應(yīng)值，還有柵源電荷 (Q{GS}) 和柵漏電荷 (Q{GD}) 等參數(shù)。柵極電阻 (R_G) 也有其特定值。
• 開(kāi)關(guān)特性：上升時(shí)間、導(dǎo)通開(kāi)關(guān)損耗 (E{ON})、關(guān)斷開(kāi)關(guān)損耗 (E{OFF}) 和總開(kāi)關(guān)損耗 (E_{tot}) 等參數(shù)都表明了該MOSFET在開(kāi)關(guān)過(guò)程中的性能表現(xiàn)。
• 漏源二極管特性：連續(xù)漏源二極管正向電流 (I{SD}) 在 (V{GS} = - 5V)，(TJ = 25^{circ}C) 時(shí)最大為75A，脈沖漏源二極管正向電流 (I{SDM}) 最大為191A，正向二極管電壓 (V_{SD}) 在特定條件下為4.4V。

四、機(jī)械封裝與外形尺寸

該器件采用TO - 247 - 3LD封裝，文中詳細(xì)給出了其各部分的尺寸信息，包括長(zhǎng)度、寬度、高度等。工程師在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)這些尺寸信息合理布局，確保器件能夠正確安裝和使用。

五、總結(jié)與思考

安森美（onsemi）的NVHL045N065SC1碳化硅MOSFET憑借其出色的特性和性能，在汽車(chē)等領(lǐng)域的功率應(yīng)用中具有很大的優(yōu)勢(shì)。其低導(dǎo)通電阻、超低柵極電荷和高速開(kāi)關(guān)能力能夠有效提高系統(tǒng)效率，降低損耗。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，我們也需要考慮一些因素，比如器件的散熱問(wèn)題，因?yàn)樵诟吖β蕬?yīng)用中，器件會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，如果散熱不好，可能會(huì)影響器件的性能和壽命。另外，在電路設(shè)計(jì)中，如何合理地選擇驅(qū)動(dòng)電路，以充分發(fā)揮該MOSFET的性能，也是我們需要深入思考的問(wèn)題。各位工程師朋友們，你們?cè)谑褂妙?lèi)似的MOSFET時(shí)，遇到過(guò)哪些挑戰(zhàn)呢？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你們的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。