onsemi碳化硅MOSFET NTHL020N120SC1深度剖析

在電子工程師的日常工作中，功率器件的選擇對(duì)于電路性能起著關(guān)鍵作用。今天，我們就來深入了解一下安森美（onsemi）的碳化硅（SiC）MOSFET——NTHL020N120SC1。

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1. 器件概述

NTHL020N120SC1是一款N溝道MOSFET，采用TO - 247 - 3L封裝。它具備諸多出色特性，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。

特性亮點(diǎn)

• 低導(dǎo)通電阻：典型的 (R_{DS(on)} = 20 mOmega)，這意味著在導(dǎo)通狀態(tài)下，器件的功率損耗較低，能有效提高電路效率。
• 超低柵極電荷和電容：(Q{G(tot)} = 203 nC)，(C{oss}=260 pF)，這使得器件在開關(guān)過程中能夠快速響應(yīng)，降低開關(guān)損耗。
• 全面測(cè)試：經(jīng)過100% UIL測(cè)試，確保了器件的可靠性。
• 環(huán)保合規(guī)：該器件是無鹵的，并且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)（豁免7a），二級(jí)互連為無鉛（Pb - Free 2LI）。

典型應(yīng)用

適用于UPS（不間斷電源）、DC - DC轉(zhuǎn)換器、升壓逆變器等應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，其高性能能夠充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。

2. 最大額定值

器件的最大額定值是設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格遵守的參數(shù)，超過這些值可能會(huì)損壞器件，影響其功能和可靠性。

3. 熱阻參數(shù)

熱阻是衡量器件散熱能力的重要指標(biāo)，它受到整個(gè)應(yīng)用環(huán)境的影響，并非固定常數(shù)。

注：整個(gè)應(yīng)用環(huán)境會(huì)影響熱阻數(shù)值，這些數(shù)值僅在特定條件下有效。

4. 電氣特性

關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓：(V{(BR)DSS})在(V{GS} = 0 V)，(I{D} = 1 mA)時(shí)為1200 V，其溫度系數(shù)為900 mV / °C（(I{D} = 1 mA)，參考25°C）。
• 零柵壓漏極電流：在不同溫度下有不同表現(xiàn)，(V{GS} = 0 V)，(V{DS} = 1200 V)，(T{J} = 25^{circ}C)時(shí)為 - 100 μA；(T{J} = 175^{circ}C)時(shí)為250 μA。
• 柵源泄漏電流：(V{GS} = ±25 / ±15 V)，(V{DS} = 0 V)時(shí)為±1 μA。

導(dǎo)通特性

• 柵極閾值電壓：(V{GS(th)})在(V{GS} = V{DS})，(I{D} = 20 mA)時(shí)，范圍為1.8 - 4.3 V。
• 推薦柵極電壓：(V_{GOP})為 - 5 至 + 20 V。
• 漏源導(dǎo)通電阻：在不同溫度和電流條件下有所不同，(V{GS} = 20 V)，(I{D} = 60 A)，(T{J} = 25^{circ}C)時(shí)，典型值為20 mΩ，最大值為28 mΩ；(T{J} = 175^{circ}C)時(shí)，典型值為35 mΩ，最大值為50 mΩ。
• 正向跨導(dǎo)：(g{FS})在(V{DS} = 10 V)，(I_{D} = 60 A)時(shí)，典型值為28 S。

電荷、電容及柵極電阻特性

• 輸入電容：(C{ISS})在(V{GS} = 0 V)，(f = 1 MHz)，(V_{DS} = 800 V)時(shí)為2890 pF。
• 輸出電容：(C_{oss})為260 pF。
• 反向傳輸電容：(C_{RSS})為22 pF。
• 總柵極電荷：(Q{G(tot)})在(V{GS} = - 5 / 20 V)，(V{DS} = 600 V)，(I{D} = 80 A)時(shí)為203 nC。
• 閾值柵極電荷：(Q_{G(th)})為33 nC。
• 柵源電荷：(Q_{GS})為66 nC。
• 柵漏電荷：(Q_{GD})為47 nC。
• 柵極電阻：(R_{G})在(f = 1 MHz)時(shí)為1.81 Ω。

開關(guān)特性

• 導(dǎo)通延遲時(shí)間：(t{d(on)})在(V{GS} = - 5 / 20 V)，(V{DS} = 800 V)，(I{D} = 80 A)，(R_{G} = 2 Ω)，感性負(fù)載條件下為25 ns。
• 上升時(shí)間：(t_{r})為57 ns。
• 關(guān)斷延遲時(shí)間：(t_{d(off)})為45 ns。
• 下降時(shí)間：(t_{f})為11 ns。
• 導(dǎo)通開關(guān)損耗：(E_{ON})為2718 μJ。
• 關(guān)斷開關(guān)損耗：(E_{OFF})為326 μJ。
• 總開關(guān)損耗：(E_{TOT})為3040 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(shí)為54 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(shí)為412 A。
• 正向二極管電壓：(V{SD})在(V{GS} = - 5 V)，(I{SD} = 30 A)，(T{J} = 25^{circ}C)時(shí)為3.7 V。
• 反向恢復(fù)時(shí)間：(t{rr})在(V{GS} = - 5 / 20 V)，(I{SD} = 80 A)，(di{S} / dt = 1000 A / μs)時(shí)為31 ns。
• 反向恢復(fù)電荷：(Q_{rr})為240 nC。
• 反向恢復(fù)能量：(E_{rec})為10 μJ。
• 峰值反向恢復(fù)電流：(I_{RRM})為15 A。

5. 典型特性曲線

文檔中給出了一系列典型特性曲線，如導(dǎo)通區(qū)域特性、歸一化導(dǎo)通電阻與漏極電流和柵極電壓的關(guān)系、導(dǎo)通電阻隨溫度的變化、導(dǎo)通電阻與柵源電壓的關(guān)系、傳輸特性、二極管正向電壓與電流的關(guān)系、柵源電壓與總電荷的關(guān)系、電容與漏源電壓的關(guān)系、非鉗位電感開關(guān)能力、最大連續(xù)漏極電流與殼溫的關(guān)系、安全工作區(qū)、單脈沖最大功率耗散、結(jié)到環(huán)境熱響應(yīng)等。這些曲線能夠幫助工程師更好地理解器件在不同工作條件下的性能表現(xiàn)。

6. 封裝信息

器件采用TO - 247 - 3LD封裝，文檔詳細(xì)給出了封裝的尺寸信息，包括各個(gè)尺寸的最小值、標(biāo)稱值和最大值。同時(shí)，還給出了標(biāo)記圖和訂購(gòu)信息，方便工程師進(jìn)行器件的識(shí)別和采購(gòu)。

7. 總結(jié)與思考

NTHL020N120SC1碳化硅MOSFET憑借其低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷和電容等特性，在UPS、DC - DC轉(zhuǎn)換器等應(yīng)用中具有很大的優(yōu)勢(shì)。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，工程師需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，嚴(yán)格遵守器件的最大額定值和熱阻參數(shù)，合理利用其電氣特性，以確保電路的性能和可靠性。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否遇到過類似器件的使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。