onsemi NTHL022N120M3S碳化硅MOSFET：高效電源解決方案
onsemi NTHL022N120M3S碳化硅MOSFET：高效電源解決方案
一、引言
在當(dāng)今的電子設(shè)備中，高效、可靠的電源管理至關(guān)重要。碳化硅（SiC）MOSFET作為一種新興的功率半導(dǎo)體器件，憑借其優(yōu)異的性能，在諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。本文將詳細(xì)介紹onsemi公司的NTHL022N120M3S碳化硅MOSFET，探討其特性、應(yīng)用場景以及技術(shù)參數(shù)。
文件下載：NTHL022N120M3S-D.PDF
二、產(chǎn)品特性
2.1 低導(dǎo)通電阻
該MOSFET典型導(dǎo)通電阻 (R{DS(on)}) 在 (V{GS}=18V) 時為 (22mOmega)，低導(dǎo)通電阻意味著在導(dǎo)通狀態(tài)下的功率損耗更小，能夠有效提高電源轉(zhuǎn)換效率，降低發(fā)熱。這對于提高整個系統(tǒng)的能源利用率和可靠性具有重要意義。
2.2 超低柵極電荷
柵極總電荷 (Q_{G(tot)} = 137nC)，超低的柵極電荷使得MOSFET在開關(guān)過程中所需的驅(qū)動能量更小，從而減少了驅(qū)動電路的損耗，提高了開關(guān)速度，降低了開關(guān)損耗。
2.3 低有效輸出電容
輸出電容 (C_{oss}=146pF)，低輸出電容有助于減少開關(guān)過程中的容性損耗，進(jìn)一步提高開關(guān)效率，尤其在高頻應(yīng)用中表現(xiàn)出色。
2.4 雪崩測試
該器件經(jīng)過100%雪崩測試，這意味著它在承受雪崩能量時具有較高的可靠性，能夠在惡劣的工作條件下穩(wěn)定運(yùn)行，為系統(tǒng)提供了額外的安全保障。
2.5 環(huán)保特性
此器件為無鹵產(chǎn)品，符合RoHS指令豁免條款7a，并且在二級互連采用無鉛2LI技術(shù)，體現(xiàn)了環(huán)保理念，滿足現(xiàn)代電子設(shè)備對環(huán)保的要求。
三、典型應(yīng)用
3.1 太陽能逆變器
太陽能逆變器需要高效的功率轉(zhuǎn)換，NTHL022N120M3S的低導(dǎo)通電阻和低開關(guān)損耗能夠提高逆變器的轉(zhuǎn)換效率，將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電高效地轉(zhuǎn)換為交流電，提高太陽能發(fā)電系統(tǒng)的整體性能。
3.2 電動汽車充電站
在電動汽車充電站中，快速充電是關(guān)鍵需求。該MOSFET的高開關(guān)速度和低損耗特性，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的功率轉(zhuǎn)換，減少充電時間，提高充電效率，為電動汽車的普及提供有力支持。
3.3 UPS（不間斷電源）
UPS需要在市電中斷時迅速提供穩(wěn)定的電力。NTHL022N120M3S的可靠性和高效性能夠確保UPS在關(guān)鍵時刻穩(wěn)定工作，為重要設(shè)備提供可靠的電力保障。
3.4 儲能系統(tǒng)
儲能系統(tǒng)需要高效的能量存儲和釋放，該MOSFET的高性能能夠滿足儲能系統(tǒng)對功率轉(zhuǎn)換效率和可靠性的要求，提高儲能系統(tǒng)的性能和使用壽命。
3.5 SMPS（開關(guān)模式電源）
在開關(guān)模式電源中，NTHL022N120M3S的低損耗和高開關(guān)速度能夠提高電源的效率和功率密度，減小電源的體積和重量，滿足現(xiàn)代電子設(shè)備對小型化和高效化的需求。
四、技術(shù)參數(shù)
4.1 最大額定值
| 參數(shù) | 符號 | 值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 漏源電壓 | (V_{DSS}) | 1200 | V |
| 柵源電壓 | (V_{GS}) | -10/+22 | V |
| 連續(xù)漏極電流（(T_C = 25^{circ}C)） | (I_D) | 89 | A |
| 連續(xù)漏極電流（(T_C = 100^{circ}C)） | (I_D) | 62 | A |
| 脈沖漏極電流（(T_C = 25^{circ}C)） | (I_{DM}) | 275 | A |
| 功率耗散（(T_C = 25^{circ}C)） | (P_D) | 348 | W |
| 功率耗散（(T_C = 100^{circ}C)） | (P_D) | 174 | W |
| 工作結(jié)溫和存儲溫度范圍 | (TJ, T{stg}) | -55 至 +175 | (^{circ}C) |
| 源極電流（體二極管） | (I_S) | 72 | A |
| 單脈沖漏源雪崩能量 | (E_{AS}) | 267 | mJ |
| 最大焊接引線溫度 | (T_L) | 270 | (^{circ}C) |
4.2 熱特性
| 參數(shù) | 符號 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 結(jié)到殼穩(wěn)態(tài)熱阻 | (R_{JC}) | 0.43 | (^{circ}C/W) |
| 結(jié)到環(huán)境穩(wěn)態(tài)熱阻 | (R_{UA}) | 40 | (^{circ}C/W) |
4.3 推薦工作條件
| 參數(shù) | 符號 | 值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 柵源電壓工作值 | (V_{GSop}) | -5 … -3 +18 | V |
4.4 電氣特性
4.4.1 關(guān)態(tài)特性
| 參數(shù) | 符號 | 測試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 漏源擊穿電壓 | (V_{(BR)DSS}) | (V_{GS} = 0V, I_D = 1mA) | 1200 | V | ||
| 漏源擊穿電壓溫度系數(shù) | (V_{(BR)DSS}/T_J) | (I_D = 1mA)，參考 (25^{circ}C) | 0.3 | (V/^{circ}C) | ||
| 零柵壓漏極電流 | (I_{DSS}) | (V{GS} = 0V, V{DS} = 1200V, T_J = 25^{circ}C) | 100 | (mu A) | ||
| 柵源泄漏電流 | (I_{GSS}) | (V{GS} = +22/-10V, V{DS} = 0V) | ±1 | (mu A) |
4.4.2 開態(tài)特性
| 參數(shù) | 符號 | 測試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 柵極閾值電壓 | (V_{GS(TH)}) | (V{GS} = V{DS}, I_D = 20mA) | 2.04 | 2.72 | 4.4 | V |
| 漏源導(dǎo)通電阻 | (R_{DS(on)}) | (V_{GS}=18V, I_D = 40A, T_J = 25^{circ}C) | 22 | 30 | (mOmega) | |
| (V_{GS}=18V, I_D = 40A, T_J = 175^{circ}C) | 44 | (mOmega) | ||||
| 正向跨導(dǎo) | (g_{FS}) | (V_{DS}=10V, I_D = 40A) | 34 | S |
4.4.3 電荷、電容和柵極電阻
| 參數(shù) | 符號 | 測試條件 | 典型值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| 輸入電容 | (C_{iss}) | (V{GS}=0V, f = 1MHz, V{DS}=800V) | 3175 | pF |
| 輸出電容 | (C_{oss}) | 146 | pF | |
| 反向傳輸電容 | (C_{RSS}) | 14 | pF | |
| 總柵極電荷 | (Q_{G(TOT)}) | (V{GS}=-3/18V, V{DS}=800V, I_D = 40A) | 137 | nC |
| 閾值柵極電荷 | (Q_{G(TH)}) | 9.2 | nC | |
| 柵源電荷 | (Q_{GS}) | 15 | nC | |
| 柵漏電荷 | (Q_{GD}) | 34 | nC | |
| 柵極電阻 | (R_G) | (f = 1MHz) | 1.5 - 2 | (Omega) |
4.4.4 開關(guān)特性
| 參數(shù) | 符號 | 測試條件 | 典型值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| 導(dǎo)通延遲時間 | (t_{d(ON)}) | 19 | ns | |
| 上升時間 | (t_r) | 50 | ns | |
| 關(guān)斷延遲時間 | (t_{d(OFF)}) | (V{GS} = -3/18V, V{DS} = 800V) | 44 | ns |
| 下降時間 | (t_f) | (I_D = 40A) | 14 | ns |
| 導(dǎo)通開關(guān)損耗 | (E_{ON}) | (R_g = 4.5Omega)，電感負(fù)載 | 1212 | (mu J) |
| 關(guān)斷開關(guān)損耗 | (E_{OFF}) | 307 | (mu J) | |
| 總開關(guān)損耗 | (E_{tot}) | 1519 | (mu J) |
4.4.5 源漏二極管特性
| 參數(shù) | 符號 | 測試條件 | 典型值 | 單位 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 連續(xù)源漏二極管正向電流 | (I_{SD}) | (V_{GS}=-3V, T_C = 25^{circ}C) | 72 | A | ||
| 脈沖源漏二極管正向電流 | (I_{SDM}) | 275 | A | |||
| 正向二極管電壓 | (V_{SD}) | (V{GS}=-3V, I{SD}=40A, T_J = 25^{circ}C) | 4.5 | V | ||
| 反向恢復(fù)時間 | (t_{rr}) | (V{GS} = -3/18V, I{SD}=40A, frac{diS}{dt}=1000A/mu s, V{DS}=800V) | 24 | ns | ||
| 反向恢復(fù)電荷 | (Q_{rr}) | 150 | nC | |||
| 反向恢復(fù)能量 | (E_{REC}) | 14 | (mu J) | |||
| 峰值反向恢復(fù)電流 | (I_{RRM}) | 12 | A | |||
| 充電時間 | (t_A) | 14 | ns | |||
| 放電時間 | (t_B) | 11 | ns |
五、機(jī)械封裝
| NTHL022N120M3S采用TO - 247 - 3L封裝，詳細(xì)的封裝尺寸如下： | 尺寸 | 最小值（mm） | 標(biāo)稱值（mm） | 最大值（mm） |
|---|---|---|---|---|
| A | 4.58 | 4.70 | 4.82 | |
| A1 | 2.20 | 2.40 | 2.60 | |
| A2 | 1.40 | 1.50 | 1.60 | |
| D | 20.32 | 20.57 | 20.82 | |
| E | 15.87 | |||
| E2 | 4.96 | 5.08 | 5.20 | |
| e | 5.56 | |||
| L | ||||
| L1 | 3.69 | 3.81 | 3.93 | |
| ?P | 3.51 | 3.58 | 3.65 | |
| Q | 5.34 | 5.46 | 5.58 | |
| S | 5.34 | |||
| b | 1.17 | 1.26 | 1.35 | |
| b2 | 1.65 | 1.77 | ||
| 2.42 | 2.54 | 2.66 | ||
| C | 0.51 | 0.61 | 0.71 | |
| D1 | 13.08 | |||
| D2 | 0.51 | 0.93 | 1.35 | |
| E1 | ||||
| ? P1 | 6.60 | 6.80 | 7.00 |
這種封裝形式便于安裝和散熱，適合在各種功率電子設(shè)備中使用。
六、總結(jié)
onsemi的NTHL022N120M3S碳化硅MOSFET憑借其低導(dǎo)通電阻、超低柵極電荷、低有效輸出電容等優(yōu)異特性，在太陽能逆變器、電動汽車充電站、UPS、儲能系統(tǒng)和SMPS等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。其豐富的技術(shù)參數(shù)和良好的機(jī)械封裝設(shè)計(jì)，為電子工程師提供了一個高效、可靠的功率半導(dǎo)體解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求，合理選擇和使用該器件，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。同時，也需要注意器件的工作條件和安全要求，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。你在使用這類MOSFET時，有沒有遇到過什么特殊的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。
-
電源管理
+關(guān)注
關(guān)注
117文章
8665瀏覽量
148275 -
技術(shù)參數(shù)
+關(guān)注
關(guān)注
1文章
100瀏覽量
10100 -
碳化硅MOSFET
+關(guān)注
關(guān)注
0文章
121瀏覽量
4951
發(fā)布評論請先 登錄
onsemi碳化硅MOSFET NVHL070N120M3S：性能剖析與應(yīng)用展望
探索 onsemi NTH4L022N120M3S碳化硅MOSFET的卓越性能
探索 onsemi NTHL022N120M3S SiC MOSFET：高效能與可靠性的完美結(jié)合
評論