安森美NTH4L012N065M3S碳化硅MOSFET深度解析

在電力電子領(lǐng)域，碳化硅（SiC）MOSFET憑借其卓越的性能，正逐漸成為眾多應(yīng)用的首選功率器件。今天，我們就來深入剖析安森美（onsemi）的NTH4L012N065M3S碳化硅MOSFET。

文件下載：NTH4L012N065M3S-D.PDF

產(chǎn)品概述

NTH4L012N065M3S屬于EliteSiC系列，采用TO - 247 - 4L封裝。它具有低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷和低電容等特性，適用于開關(guān)電源（SMPS）、太陽能逆變器、不間斷電源（UPS）、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施等眾多領(lǐng)域。

關(guān)鍵特性

低導(dǎo)通電阻

典型的導(dǎo)通電阻 (R{DS(ON)}) 在 (V{GS}=18V) 時(shí)為 (12mΩ)，這意味著在導(dǎo)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。

超低柵極電荷

總柵極電荷 (Q_{G(tot)}) 僅為 (135nC)，使得器件在開關(guān)過程中所需的驅(qū)動(dòng)能量較小，有助于實(shí)現(xiàn)高速開關(guān)，降低開關(guān)損耗。

高速開關(guān)與低電容

輸出電容 (C_{oss}) 為 (281pF)，較低的電容值使得器件在開關(guān)過程中的充放電時(shí)間更短，從而實(shí)現(xiàn)高速開關(guān)，減少開關(guān)損耗。

雪崩測(cè)試

該器件經(jīng)過100%雪崩測(cè)試，具有良好的可靠性和抗雪崩能力，能夠在惡劣的工作條件下穩(wěn)定運(yùn)行。

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(jí)互連（2LI）上實(shí)現(xiàn)了無鉛化。

電氣參數(shù)

最大額定值

推薦工作條件

推薦的柵源電壓 (V_{GSop}) 范圍為 - 3/+18V。超出此范圍可能會(huì)影響器件的可靠性。

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)，(T{J}=25^{circ}C) 時(shí)為 650V。
• 零柵壓漏電流 (I{DSS}) 在 (V{DS}=650V)，(T{J}=25^{circ}C) 時(shí)典型值為 10μA，在 (T{J}=175^{circ}C) 時(shí)為 500μA。
• 柵源泄漏電流 (I{GS}) 在 (V{GS}=-10V)，(V{DS}=0V) 時(shí)為 - 1μA，在 (V{GS}=+22.6V)，(V_{DS}=0V) 時(shí)為 1μA。

導(dǎo)通特性

• 漏源導(dǎo)通電阻 (R{DS(on)}) 在 (V{GS}=18V)，(I{D}=40A)，(T{J}=25^{circ}C) 時(shí)典型值為 12mΩ，最大值為 17mΩ；在 (T_{J}=175^{circ}C) 時(shí)典型值為 18mΩ。
• 柵極閾值電壓 (V{GS(TH)}) 在 (V{GS}=V{DS})，(I{D}=20mA)，(T_{J}=25^{circ}C) 時(shí)范圍為 2.0 - 4.0V。
• 正向跨導(dǎo) (g{fs}) 在 (V{DS}=10V)，(I_{D}=40A) 時(shí)典型值為 45S。

電荷、電容與柵極電阻

• 輸入電容 (C{iss}) 在 (V{DS}=400V)，(V_{GS}=0V)，(f = 1MHz) 時(shí)為 3610pF。
• 輸出電容 (C_{oss}) 為 281pF。
• 反向傳輸電容 (C_{RSS}) 為 24pF。
• 總柵極電荷 (Q{G(TOT)}) 在 (V{DD}=400V)，(I{D}=40A)，(V{GS}=-3/18V) 時(shí)為 135nC。
• 柵源電荷 (Q{GS}) 為 35nC，柵漏電荷 (Q{GD}) 為 29nC。
• 柵極電阻 (R_{G}) 在 (f = 1MHz) 時(shí)范圍為 1.6 - 2Ω。

開關(guān)特性

在 (V{GS}=-3/18V)，(I{D}=40A)，(V{DD}=400V)，(R{G}=4.7Ω)，(T_{J}=25^{circ}C) 條件下：

• 開通延遲時(shí)間 (t_{d(ON)}) 為 5ns。
• 關(guān)斷延遲時(shí)間 (t_{d(OFF)}) 為 49ns。
• 上升時(shí)間 (t_{r}) 為 23ns。
• 下降時(shí)間 (t_{f}) 為 12ns。
• 開通開關(guān)損耗 (E_{ON}) 為 143μJ。
• 關(guān)斷開關(guān)損耗 (E_{OFF}) 為 145μJ。
• 總開關(guān)損耗 (E_{TOT}) 為 288μJ。

在 (T{J}=175^{circ}C) 時(shí)，部分開關(guān)參數(shù)會(huì)有所變化，如開通延遲時(shí)間 (t{d(ON)}) 典型值為 3.6ns，關(guān)斷開關(guān)損耗 (E{OFF}) 最大值為 172μJ，總開關(guān)損耗 (E{TOT}) 最大值為 314μJ。

源漏二極管特性

• 正向二極管電壓 (V{SD}) 在 (I{SD}=40A)，(V{GS}=-3V)，(T{J}=25^{circ}C) 時(shí)典型值為 4.5V，在 (T_{J}=175^{circ}C) 時(shí)為 4.2V。
• 反向恢復(fù)時(shí)間 (t{rr}) 在 (V{GS}=-3V)，(I{S}=40A)，(di/dt = 1000A/μs)，(V{DS}=400V)，(T_{J}=25^{circ}C) 時(shí)為 26ns。
• 反向恢復(fù)電荷 (Q{rr}) 為 195nC，反向恢復(fù)能量 (E{REC}) 為 16μJ，峰值反向恢復(fù)電流 (I_{RRM}) 為 13A。

熱特性

熱阻 (R_{θJC}) 為 (0.40^{circ}C/W)，但需注意整個(gè)應(yīng)用環(huán)境會(huì)影響熱阻數(shù)值，該值僅在特定條件下有效。

典型特性曲線

文檔中提供了一系列典型特性曲線，包括輸出特性、(I{D}) 與 (V{GS}) 關(guān)系、(R{DS(ON)}) 與 (V{GS}) 關(guān)系、電容特性、柵極電荷特性等。這些曲線有助于工程師更直觀地了解器件在不同工作條件下的性能表現(xiàn)，從而進(jìn)行合理的電路設(shè)計(jì)。

封裝尺寸

該器件采用TO - 247 - 4L封裝，文檔詳細(xì)給出了封裝的各項(xiàng)尺寸參數(shù)，方便工程師進(jìn)行PCB布局設(shè)計(jì)。

總結(jié)

安森美NTH4L012N065M3S碳化硅MOSFET憑借其低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷、高速開關(guān)等優(yōu)異特性，為電力電子系統(tǒng)的高效運(yùn)行提供了有力支持。在設(shè)計(jì)過程中，工程師需要根據(jù)具體應(yīng)用需求，結(jié)合器件的電氣參數(shù)和典型特性曲線，合理選擇工作條件，以充分發(fā)揮器件的性能優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，要注意器件的最大額定值和推薦工作條件，避免因超出范圍而影響器件的可靠性和使用壽命。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否遇到過類似器件的選型和使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。