# onsemi碳化硅JFET晶體管UJ3N120070K3S：高性能電力電子新選擇
onsemi碳化硅JFET晶體管UJ3N120070K3S：高性能電力電子新選擇
在電力電子領(lǐng)域，尋找高性能、低損耗的功率器件一直是工程師們的追求。今天我們就來詳細(xì)探討一下安森美（onsemi）推出的碳化硅（SiC）JFET晶體管UJ3N120070K3S，看看它在實(shí)際應(yīng)用中能為我們帶來哪些驚喜。
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產(chǎn)品概述
安森美提供的第三代（G3）碳化硅常開JFET晶體管系列，具備超低導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）和柵極電荷（QG），這使得它在傳導(dǎo)和開關(guān)損耗方面表現(xiàn)出色。該器件在VGS = 0 V時(shí)具有低RDS(ON)的常開特性，非常適合用于無需主動(dòng)控制的電流保護(hù)電路，同時(shí)也適用于共源共柵操作。
產(chǎn)品特性
低導(dǎo)通電阻
典型導(dǎo)通電阻RDS(on)為70 mΩ，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，能夠有效提高系統(tǒng)的效率。想象一下，在一個(gè)大功率電源系統(tǒng)中，低導(dǎo)通電阻可以減少發(fā)熱，降低散熱成本，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
電壓控制
采用電壓控制方式，方便與其他電路進(jìn)行集成和控制。這對(duì)于設(shè)計(jì)復(fù)雜的電力電子系統(tǒng)來說，是一個(gè)非常重要的特性，它可以簡(jiǎn)化控制電路的設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。
寬溫度范圍
最大工作溫度可達(dá)175 °C，能夠在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作。在一些工業(yè)應(yīng)用中，如高溫熔爐、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙等，高溫環(huán)境對(duì)器件的性能是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。而這款器件的寬溫度范圍特性，使得它能夠適應(yīng)這些惡劣的工作環(huán)境。
快速開關(guān)特性
具有極快的開關(guān)速度，且開關(guān)速度不受溫度影響。快速開關(guān)可以減少開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)的效率和響應(yīng)速度。在高頻開關(guān)電源和電機(jī)驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用中，快速開關(guān)特性可以使系統(tǒng)在更高的頻率下工作，減小濾波器的尺寸，降低成本。
低柵極電荷和固有電容
低柵極電荷和固有電容可以減少驅(qū)動(dòng)電路的功耗，提高驅(qū)動(dòng)效率。這對(duì)于降低系統(tǒng)的整體功耗非常重要，特別是在一些對(duì)功耗要求較高的應(yīng)用中，如便攜式電子設(shè)備和節(jié)能型電源。
環(huán)保特性
該器件無鉛、無鹵素，符合ROHS標(biāo)準(zhǔn)，符合現(xiàn)代環(huán)保要求。在環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)的今天，環(huán)保特性已經(jīng)成為產(chǎn)品的一個(gè)重要競(jìng)爭(zhēng)力。
典型應(yīng)用
過流保護(hù)電路
由于其常開特性和低RDS(ON)，該器件非常適合用于過流保護(hù)電路。當(dāng)電路中出現(xiàn)過流情況時(shí)，器件能夠迅速響應(yīng)，保護(hù)電路免受損壞。
DC - AC逆變器
在DC - AC逆變器中，該器件的低損耗和快速開關(guān)特性可以提高逆變器的效率和性能。逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的關(guān)鍵設(shè)備，在太陽(yáng)能發(fā)電、UPS等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
開關(guān)模式電源
開關(guān)模式電源是現(xiàn)代電子設(shè)備中常用的電源形式，該器件的高性能可以提高開關(guān)模式電源的效率和穩(wěn)定性，降低電源的體積和重量。
功率因數(shù)校正模塊
功率因數(shù)校正模塊可以提高電源的功率因數(shù)，減少電網(wǎng)的諧波污染。該器件的低損耗和快速開關(guān)特性可以提高功率因數(shù)校正模塊的性能，使其更加高效和穩(wěn)定。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)
在電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，該器件的快速開關(guān)特性可以實(shí)現(xiàn)精確的電機(jī)控制，提高電機(jī)的效率和性能。電機(jī)驅(qū)動(dòng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。
感應(yīng)加熱
感應(yīng)加熱是一種利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換為熱能的加熱方式，該器件的快速開關(guān)特性可以提高感應(yīng)加熱的效率和控制精度。
電氣特性
最大額定值
| 參數(shù) | 符號(hào) | 測(cè)試條件 | 值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| 漏源電壓 | VDS | - | 1200 | V |
| 柵源電壓（DC） | VGS | - | -20 至 +3 | V |
| 柵源電壓（AC） | VGS | （注1） | -20 至 +20 | V |
| 連續(xù)漏極電流（TC = 25 °C） | ID | - | 33.5 | A |
| 連續(xù)漏極電流（TC = 100 °C） | ID | - | 24.5 | A |
| 脈沖漏極電流（TC = 25 °C） | IDM | - | 85 | A |
| 功率耗散（TC = 25 °C） | Ptot | - | 254 | W |
| 最大結(jié)溫 | TJ, max | - | 175 | °C |
| 工作和存儲(chǔ)溫度 | TJ, TSTG | - | -55 至 175 | °C |
| 焊接時(shí)最大引腳溫度（距外殼1/8”，5秒） | TL | - | 250 | °C |
注：
- +20 V AC 額定值適用于外部RG > 1 Ω且導(dǎo)通脈沖 <200 ns 的情況，受TJ, max限制。
- 脈沖寬度tp受TJ, max限制。
靜態(tài)特性
| 參數(shù) | 符號(hào) | 測(cè)試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 漏源擊穿電壓 | BVDS | VGS = -20V, ID = 1 mA | - | - | - | V |
| 漏極電流 | ID | VDS = 1200 V, VGS = -20 V, TJ = 25°C | - | 5 | 30 | μA |
| 漏極電流（TJ = 175°C） | ID | - | - | 18 | - | μA |
| 總柵極泄漏電流 | IG | VGS = -20 V, TJ = 25°C | - | - | 50 | μA |
| 總柵極泄漏電流（TJ = 175°C） | IG | - | - | 20 | - | μA |
| 漏源導(dǎo)通電阻 | RDS(on) | VGS = 2 V, ID = 10 A, TJ = 25°C | - | 63 | - | mΩ |
| 漏源導(dǎo)通電阻（TJ = 175°C） | RDS(on) | VGS = 2 V, ID = 10 A | - | 90 | - | mΩ |
| 漏源導(dǎo)通電阻（TJ = 175°C，VGS = 0 V） | RDS(on) | - | - | 154 | - | mΩ |
| 柵極閾值電壓 | VG(th) | VDS = 5 V, ID = 35 mA | -14 | -11.5 | -6 | V |
| 柵極電阻 | RG | f = 1 MHz, 開漏 | - | 3.3 | - | Ω |
動(dòng)態(tài)特性
| 參數(shù) | 符號(hào) | 測(cè)試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 輸入電容 | Ciss | f = 100 kHz | - | - | - | pF |
| 輸出電容 | Coss | - | - | 100 | - | pF |
| 反向傳輸電容 | Crss | - | - | 95 | - | pF |
| 有效輸出電容（能量相關(guān)） | - | VDS = 0 V 至 800 V, VGS = -20 V | - | 52 | - | pF |
| 總柵極電荷 | QG | VDS = 800 V, ID = 25 A | - | 116 | - | nC |
| 柵漏電荷 | QGD | - | - | 63 | - | nC |
| 柵源電荷 | Qgs | - | - | 11 | - | nC |
| 導(dǎo)通延遲時(shí)間 | td(on) | 柵極驅(qū)動(dòng)器 = -18V 至 0V, 感性負(fù)載, FWD: UJ2D1215T | - | 17 | 25 | ns |
| 關(guān)斷延遲時(shí)間 | td(off) | - | - | 29 | - | ns |
| 下降時(shí)間 | tf | - | - | 39 | - | ns |
| 導(dǎo)通能量 | EON | - | - | 434 | - | μJ |
| 關(guān)斷能量 | EOFF | - | - | 393 | - | μJ |
| 導(dǎo)通延遲時(shí)間（TJ = 150°C） | td(on) | VDS = 800 V, ID = 25 A, 柵極驅(qū)動(dòng)器 = -18V 至 0V, RG. EXT = 1 Ω, FWD: UJ2D1215T | - | 17 | - | ns |
| 上升時(shí)間 | tr | - | - | 23 | - | ns |
| 關(guān)斷延遲時(shí)間（TJ = 150°C） | td(off) | - | - | 25 | - | ns |
| 下降時(shí)間（TJ = 150°C） | tf | - | - | 24 | - | ns |
| 導(dǎo)通能量（TJ = 150°C） | EON | - | - | 418 | - | μJ |
| 關(guān)斷能量（TJ = 150°C） | EOFF | - | - | 278 | - | μJ |
| 總開關(guān)能量（TJ = 150°C） | ETOTAL | - | - | 696 | - | μJ |
這些電氣特性為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考依據(jù)。例如，在設(shè)計(jì)開關(guān)電源時(shí)，需要根據(jù)器件的導(dǎo)通電阻和開關(guān)能量來計(jì)算電源的效率和損耗；在設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，需要根據(jù)器件的開關(guān)速度和柵極電荷來選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路。
典型性能圖表
文檔中還提供了一系列典型性能圖表，包括不同溫度下的輸出特性、漏源泄漏電流、電容特性、導(dǎo)通電阻與溫度的關(guān)系等。這些圖表可以幫助工程師更好地了解器件的性能隨溫度和其他參數(shù)的變化情況，從而優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。
例如，從導(dǎo)通電阻與溫度的關(guān)系圖表中，工程師可以了解到在不同溫度下器件的導(dǎo)通電阻變化情況，從而在設(shè)計(jì)電路時(shí)考慮溫度對(duì)器件性能的影響。
訂購(gòu)信息
| 部件編號(hào) | 標(biāo)記 | 封裝 | 運(yùn)輸 |
|---|---|---|---|
| UJ3N120070K3S | UJ3N120070K3S | TO247 - 3（無鉛、無鹵素） | 600 個(gè)/管 |
總結(jié)
安森美UJ3N120070K3S碳化硅JFET晶體管具有低導(dǎo)通電阻、快速開關(guān)、寬溫度范圍等諸多優(yōu)點(diǎn)，適用于多種電力電子應(yīng)用。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師可以根據(jù)器件的電氣特性和典型性能圖表，結(jié)合具體的應(yīng)用需求，合理選擇和使用該器件，以提高電路的性能和可靠性。
你在設(shè)計(jì)電力電子電路時(shí)，是否會(huì)考慮使用這款碳化硅JFET晶體管呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的想法和經(jīng)驗(yàn)。
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onsemi UF3N120007K4S SiC JFET晶體管的特性與應(yīng)用解析
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