安森美1200V、80毫歐SiC MOSFET：NTHL080N120SC1A的技術剖析

在電力電子應用領域，功率器件的性能直接影響整個系統(tǒng)的效率、可靠性和成本。碳化硅（SiC）MOSFET憑借其卓越的性能，正逐漸成為眾多應用的首選。今天，我們就來深入剖析安森美（onsemi）的一款SiC MOSFET——NTHL080N120SC1A。

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一、關鍵特性

低導通電阻

典型的導通電阻 (R_{DS(on)}) 為80毫歐，這意味著在導通狀態(tài)下，器件的功率損耗較低，能夠有效提高系統(tǒng)效率。較低的導通電阻還可以減少發(fā)熱，降低散熱要求，從而簡化系統(tǒng)設計。

超低柵極電荷

典型的總柵極電荷 (Q_{G(tot)}) 為56納庫侖。超低的柵極電荷使得器件在開關過程中所需的驅動能量較少，能夠實現快速開關，減少開關損耗，提高開關頻率。

低有效輸出電容

典型的輸出電容 (C_{oss}) 為80皮法。低輸出電容可以降低開關過程中的能量損耗，提高開關速度，尤其在高頻應用中表現出色。

100% UIL測試

該器件經過100%的非鉗位感性負載（UIL）測試，確保了其在實際應用中的可靠性和穩(wěn)定性。這意味著在面對感性負載時，器件能夠承受較大的電壓和電流沖擊，不易損壞。

環(huán)保特性

此器件為無鹵產品，符合RoHS標準（豁免7a），并且在二級互連（2LI）上采用無鉛工藝，滿足環(huán)保要求。

二、典型應用

不間斷電源（UPS）

在UPS系統(tǒng)中，NTHL080N120SC1A的低導通電阻和快速開關特性可以提高UPS的效率和響應速度，確保在市電中斷時能夠快速切換到備用電源，為負載提供穩(wěn)定的電力供應。

DC - DC轉換器

在DC - DC轉換器中，該器件能夠有效減少功率損耗，提高轉換效率，從而降低系統(tǒng)的能耗。同時，其快速開關特性還可以減小濾波器的尺寸，降低系統(tǒng)成本。

升壓逆變器

在升壓逆變器中，NTHL080N120SC1A的高耐壓和低導通電阻特性可以提高逆變器的效率和功率密度，實現高效的能量轉換。

三、最大額定值

需要注意的是，超過最大額定值可能會損壞器件，影響其功能和可靠性。

四、熱阻特性

注：整個應用環(huán)境會影響熱阻數值，這些數值并非常數，僅在特定條件下有效。

五、電氣特性

關斷特性

• 漏源擊穿電壓 (V{(BR)DSS})：在 (V{GS} = 0 V)，(I_D = 1 mA) 時為1200 V。
• 漏源擊穿電壓溫度系數 (V_{(BR)DSS}/T_J)：在 (I_D = 1 mA) 時，相對于 (25^{circ}C) 為700 mV/°C。
• 零柵壓漏電流 (I{DSS})：在 (V{GS} = 0 V)，(V_{DS} = 1200 V)，(T_J = 25^{circ}C) 時為 - 100 μA；在 (T_J = 175^{circ}C) 時為1 mA。
• 柵源泄漏電流 (I{GSS})：在 (V{GS} = +25 / -15 V)，(V_{DS} = 0 V) 時為 ±1 μA。

導通特性

• 柵極閾值電壓 (V{GS(th)})：在 (V{GS} = V_{DS})，(I_D = 5 mA) 時，最小值為1.8 V，典型值為2.7 V，最大值為4.3 V。
• 推薦柵極電壓 (V_{GOP})：范圍為 -5 至 +20 V。
• 漏源導通電阻 (R{DS(on)})：在 (V{GS} = 20 V)，(I_D = 20 A)，(T_J = 25^{circ}C) 時，典型值為80毫歐，最大值為110毫歐；在 (T_J = 150^{circ}C) 時，典型值為114毫歐。
• 正向跨導 (g{FS})：在 (V{DS} = 20 V)，(I_D = 20 A) 時，典型值為13 S。

電荷、電容和柵極電阻特性

• 輸入電容 (C{iss})：在 (V{GS} = 0 V)，(f = 1 MHz)，(V_{DS} = 800 V) 時為1112 pF。
• 輸出電容 (C_{oss})：典型值為80 pF。
• 反向傳輸電容 (C_{RSS})：典型值為6.5 pF。
• 總柵極電荷 (Q{G(tot)})：在 (V{GS} = -5 / 20 V)，(V_{DS} = 600 V)，(I_D = 20 A) 時為56 nC。
• 柵源電荷 (Q_{GS})：為11 nC。
• 柵漏電荷 (Q_{GD})：為12 nC。
• 柵極電阻 (R_G)：在 (f = 1 MHz) 時為1.7 Ω。

開關特性

• 開通延遲時間 (t{d(on)})：在 (V{GS} = -5 / 20 V)，(V_{DS} = 800 V)，(I_D = 20 A)，(R_G = 4.7 Ω)，感性負載條件下為13 ns。
• 上升時間 (t_r)：為20 ns。
• 關斷延遲時間 (t_{d(off)})：為22 ns。
• 下降時間 (t_f)：為10 ns。
• 開通開關損耗 (E_{ON})：為258 μJ。
• 關斷開關損耗 (E_{OFF})：為52 μJ。
• 總開關損耗 (E_{TOT})：為311 μJ。

漏源二極管特性

• 連續(xù)漏源二極管正向電流 (I{SD})：在 (V{GS} = -5 V)，(T_J = 25^{circ}C) 時為18 A。
• 脈沖漏源二極管正向電流 (I{SDM})：在 (V{GS} = -5 V)，(T_J = 25^{circ}C) 時為132 A。
• 正向二極管電壓 (V{SD})：在 (V{GS} = -5 V)，(I_{SD} = 10 A)，(T_J = 25^{circ}C) 時為4 V。
• 反向恢復時間 (t{rr})：在 (V{GS} = -5 / 20 V)，(I_{SD} = 20 A)，(dI_S / dt = 1000 A/μs) 時為16 ns。
• 反向恢復電荷 (Q_{rr})：為62 nC。
• 反向恢復能量 (E_{rec})：為5 μJ。
• 峰值反向恢復電流 (I_{RRM})：為8 A。

六、典型特性曲線

文檔中給出了一系列典型特性曲線，包括導通區(qū)域特性、歸一化導通電阻與漏極電流和柵極電壓的關系、歸一化導通電阻與結溫的關系、導通電阻與柵源電壓的關系、傳輸特性、源漏二極管正向電壓與源極電流的關系、柵極電荷特性、電容與漏源電壓的關系、非鉗位感性開關能力、最大連續(xù)漏極電流與殼溫的關系、正向偏置安全工作區(qū)、單脈沖最大功率耗散以及結到殼瞬態(tài)熱響應曲線等。這些曲線可以幫助工程師更好地了解器件在不同工作條件下的性能，從而進行合理的設計。

七、機械封裝

該器件采用TO - 247 - 3LD封裝，文檔提供了詳細的封裝尺寸信息，包括各尺寸的最小值、標稱值和最大值。同時，還給出了通用標記圖，但實際標記需參考器件數據手冊。

八、總結

NTHL080N120SC1A是一款性能優(yōu)異的SiC MOSFET，具有低導通電阻、超低柵極電荷、低有效輸出電容等特點，適用于UPS、DC - DC轉換器和升壓逆變器等多種應用。在設計過程中，工程師需要根據實際應用需求，合理考慮器件的最大額定值、熱阻特性和電氣特性等參數，以確保系統(tǒng)的可靠性和性能。你在實際應用中是否使用過類似的SiC MOSFET？遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。