onsemi UJ4C075023L8S碳化硅Cascode JFET深度解析

引言

在電力電子領域，碳化硅（SiC）器件憑借其卓越的性能逐漸成為主流。今天，我們要深入探討的是安森美（onsemi）的一款750V、23mΩ的SiC FET——UJ4C075023L8S。這款器件采用獨特的“共源共柵”電路配置，具有諸多出色特性，為眾多應用場景提供了高效的解決方案。

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產(chǎn)品概述

UJ4C075023L8S是一款750V、23mΩ的G4 SiC FET。它基于獨特的“共源共柵”電路結(jié)構，將常開型SiC JFET與Si MOSFET封裝在一起，形成常關型SiC FET器件。這種設計使得該器件具有標準的柵極驅(qū)動特性，在替換Si IGBT、Si FET、SiC MOSFET或Si超結(jié)器件時，只需進行最小程度的重新設計，就能使用現(xiàn)成的柵極驅(qū)動器。它采用H - PDSO - F8封裝，具有超低的柵極電荷和出色的反向恢復特性，非常適合用于開關感性負載以及任何需要標準柵極驅(qū)動的應用。

產(chǎn)品特性

電氣性能

• 導通電阻低：典型導通電阻 (R_{DS(on)}) 為23mΩ，低導通電阻意味著在導通狀態(tài)下的功率損耗更小，能有效提高系統(tǒng)效率。
• 寬工作溫度范圍：最大工作溫度可達175°C，這使得它能在較為惡劣的環(huán)境條件下穩(wěn)定工作。
• 出色的反向恢復特性：反向恢復電荷 (Q_{rr}=122nC)，能減少反向恢復過程中的損耗，提高開關速度。
• 低體二極管正向壓降：體二極管正向壓降 (V_{FSD}=1.23V)，降低了二極管導通時的功率損耗。
• 低柵極電荷：柵極電荷 (Q_{G}=37.8nC)，有助于降低驅(qū)動功耗，提高開關速度。
• 合適的閾值電壓：閾值電壓 (V_{G(th)}) 典型值為4.8V，允許0 - 15V的驅(qū)動電壓，方便與常見的驅(qū)動電路匹配。
• 低固有電容：具有較低的輸入電容 (C{iss})、輸出電容 (C{oss}) 和反向傳輸電容 (C_{rss})，減少了開關過程中的充放電損耗。
• ESD保護：具備HBM Class 2和CDM Class C3的靜電放電保護能力，增強了器件的可靠性。

封裝優(yōu)勢

采用H - PDSO - F8封裝，這種封裝有利于實現(xiàn)更快的開關速度和更干凈的柵極波形，同時該器件符合無鉛、無鹵和RoHS標準，環(huán)保性能良好。

產(chǎn)品參數(shù)

最大額定值

熱特性

電氣特性

在不同測試條件下，該器件的各項電氣參數(shù)表現(xiàn)如下：

• 靜態(tài)特性：如漏源擊穿電壓 (BV{DS}) 在 (V{GS}=0V)，(I{D}=1mA) 時為750V；總漏極泄漏電流 (I{DSS}) 在不同溫度和電壓條件下有不同的值等。
• 反向二極管特性：二極管連續(xù)正向電流 (I{S}) 在 (T{C}=25^{circ}C) 時為64A；正向電壓 (V_{FSD}) 在不同溫度和電流條件下有所變化等。
• 動態(tài)特性：輸入電容 (C{iss})、輸出電容 (C{oss})、反向傳輸電容 (C_{rss}) 等電容參數(shù)，以及開關時間、開關能量等參數(shù)都有詳細的測試數(shù)據(jù)。

典型應用

該器件適用于多種應用場景，包括但不限于：

• 電動汽車充電：高效的開關性能和低損耗特性有助于提高充電效率，減少發(fā)熱。
• 光伏逆變器：能夠應對高電壓和高頻開關的需求，提高光伏系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。
• 開關模式電源：降低電源的功耗，提高電源的穩(wěn)定性和可靠性。
• 功率因數(shù)校正模塊：改善功率因數(shù)，減少諧波干擾。
• 電機驅(qū)動：實現(xiàn)快速的電機控制和高效的能量轉(zhuǎn)換。
• 感應加熱：提供快速的加熱響應和高效的能量利用。

設計建議

PCB布局

由于該器件具有較高的dv/dt和di/dt速率，為了減少電路寄生參數(shù)的影響，強烈建議進行合理的PCB布局設計。例如，盡量縮短柵極驅(qū)動線路的長度，減少寄生電感和電容。

外部柵極電阻

當FET工作在二極管模式時，建議使用外部柵極電阻，以實現(xiàn)最佳的反向恢復性能。

緩沖電路

使用具有小 (R{(G)}) 的緩沖電路可以提供更好的EMI抑制效果，同時具有更高的效率。與使用高 (R{(G)}) 值相比，小 (R{(G)}) 能更好地控制關斷時的 (V{(DS)}) 峰值尖峰和振鈴持續(xù)時間，并且總開關損耗更小。

總結(jié)

UJ4C075023L8S作為一款高性能的SiC FET，憑借其獨特的共源共柵結(jié)構、出色的電氣性能和封裝優(yōu)勢，在多個應用領域展現(xiàn)出巨大的潛力。電子工程師在設計相關電路時，可以充分利用該器件的特性，提高系統(tǒng)的性能和效率。同時，在實際應用中，要注意PCB布局、外部柵極電阻和緩沖電路等方面的設計，以確保器件的穩(wěn)定運行。大家在使用這款器件的過程中，有沒有遇到什么特別的問題或者有什么獨特的應用經(jīng)驗呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。