onsemi UF4SC120023B7S：碳化硅場效應(yīng)管的卓越之選

在電子工程師的日常設(shè)計工作中，選擇合適的功率器件對于電路性能的優(yōu)化至關(guān)重要。今天，我們就來深入了解一款由onsemi推出的碳化硅（SiC）場效應(yīng)管——UF4SC120023B7S，看看它有哪些突出的特性和應(yīng)用場景。

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產(chǎn)品概述

UF4SC120023B7S是一款1200V、23mΩ的G4 SiC FET，采用獨(dú)特的“共源共柵”電路配置。它將常開型SiC JFET與Si MOSFET封裝在一起，形成了常閉型SiC FET器件。這種設(shè)計使得該器件具有標(biāo)準(zhǔn)的柵極驅(qū)動特性，在替換Si IGBT、Si超結(jié)器件或SiC MOSFET時，只需進(jìn)行最小限度的重新設(shè)計，就能使用現(xiàn)成的柵極驅(qū)動器。

產(chǎn)品特性

電氣性能

低導(dǎo)通電阻：典型導(dǎo)通電阻 (R_{DS(on)}) 為23mΩ，能有效降低導(dǎo)通損耗，提高電路效率。
寬工作溫度范圍：最高工作溫度可達(dá)175°C，能適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境。
出色的反向恢復(fù)特性：反向恢復(fù)電荷 (Q_{rr}=243nC)，可減少開關(guān)損耗，提高開關(guān)速度。
低體二極管正向壓降：體二極管正向壓降 (V_{FSD}) 為1.2V，降低了二極管導(dǎo)通時的功率損耗。
低柵極電荷：柵極電荷 (Q_{G}=37.8nC)，有助于減少驅(qū)動功耗，提高開關(guān)速度。
閾值電壓穩(wěn)定：閾值電壓 (V_{G(th)}) 典型值為4.8V，允許0 - 15V的驅(qū)動電壓，且具有較低的本征電容。
靜電保護(hù)：具備HBM 2類和CDM C3類靜電保護(hù)，增強(qiáng)了器件的可靠性。

封裝優(yōu)勢

采用TO - 263 - 7封裝，尺寸為10.18x9.08x4.43，引腳間距1.27mm。這種封裝不僅節(jié)省空間，還能實現(xiàn)自動化組裝，同時有助于快速開關(guān)和獲得干凈的柵極波形。

環(huán)保特性

該器件符合無鉛、無鹵素和RoHS標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了環(huán)保理念。

典型應(yīng)用

電動汽車充電

在電動汽車充電領(lǐng)域，對功率器件的效率和可靠性要求極高。UF4SC120023B7S的低導(dǎo)通電阻和出色的開關(guān)特性，能夠有效提高充電效率，減少能量損耗。

光伏逆變器

光伏逆變器需要高效地將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，UF4SC120023B7S的低開關(guān)損耗和寬工作溫度范圍，能滿足光伏逆變器在不同環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。

開關(guān)模式電源和功率因數(shù)校正模塊

在開關(guān)模式電源和功率因數(shù)校正模塊中，該器件的低導(dǎo)通電阻和快速開關(guān)速度有助于提高電源的效率和功率密度。

感應(yīng)加熱

感應(yīng)加熱設(shè)備需要快速的開關(guān)動作和高效的能量轉(zhuǎn)換，UF4SC120023B7S的特性正好滿足這些需求。

性能參數(shù)

最大額定值

參數(shù)	符號	測試條件	值	單位
漏源電壓	(V_{DS})	-	1200	V
柵源電壓	(V_{GS})	DC	-20 to +20	V
	AC (f > 1 Hz)	-25 to +25	V
連續(xù)漏極電流	(I_{D})	(T_{C}=25^{circ}C)	70	A
	(T_{C}=100^{circ}C)	51	A
脈沖漏極電流	(I_{DM})	(T_{C}=25^{circ}C)	204	A
單脈沖雪崩能量	(E_{AS})	(L = 15mH, I_{AS}=4.1A)	126	mJ
SiC FET dv/dt 魯棒性	(dv/dt)	(V_{DS}≤800V)	150	V/ns
功率耗散	(P_{tot})	(T_{C}=25^{circ}C)	385	W
最大結(jié)溫	(T_{J, max})	-	175	°C
工作和存儲溫度	(T{J}, T{STG})	-	-55 to 175	°C
回流焊接溫度	(T_{solder})	Reflow MSL 1	245	°C

熱特性

參數(shù)	符號	測試條件	最小值	典型值	最大值	單位
結(jié)到殼熱阻	(R_{JC})	-	-	0.3	0.39	°C/W

電氣特性

靜態(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	(BV_{DS})	(V{GS}=0V, I{D}=1mA)	1200	-	-	V
總漏極泄漏電流	(I_{DSS})	(V{DS}=1200V, V{GS}=0V, T_{J}=25^{circ}C)	-	2	60	μA
	(V{DS}=1200V, V{GS}=0V, T_{J}=175^{circ}C)	-	20	-	μA
總柵極泄漏電流	(I_{GSS})	(V{DS}=0V, T{J}=25^{circ}C, V_{GS}=-20V/+20V)	-	6	+20	μA
漏源導(dǎo)通電阻	(R_{DS(on)})	(V{GS}=12V, I{D}=40A, T_{J}=25^{circ}C)	-	23	30	mΩ
	(V{GS}=12V, I{D}=40A, T_{J}=125^{circ}C)	-	42	-	mΩ
	(V{GS}=12V, I{D}=40A, T_{J}=175^{circ}C)	-	62	-	mΩ
柵極閾值電壓	(V_{G(th)})	(V{DS}=5V, I{D}=10mA)	4	4.8	6	V
柵極電阻	(R_{G})	(f = 1MHz)，開漏	-	4.5	-	Ω

反向二極管特性

參數(shù)	符號	測試條件	最小值	典型值	最大值	單位
二極管連續(xù)正向電流	(I_{S})	(T_{C}=25^{circ}C)	-	70	-	A
二極管脈沖電流	(I_{S, pulse})	(T_{C}=25^{circ}C)	-	204	-	A
正向電壓	(V_{FSD})	(V{GS}=0V, I{S}=20A, T_{J}=25^{circ}C)	1.2	1.35	-	V
	(V{GS}=0V, I{S}=20A, T_{J}=175^{circ}C)	1.65	-	-	V
反向恢復(fù)電荷	(Q_{rr})	(V{DS}=800V, I{S}=40A, V{GS}=-5V, R{G}=50Ω, di/dt=2000A/μs, T_{J}=25^{circ}C)	243	-	-	nC
反向恢復(fù)時間	(t_{rr})	-	26.8	-	-	ns
反向恢復(fù)電荷	(Q_{rr})	(V{DS}=800V, I{S}=40A, V{GS}=-5V, R{G}=50Ω, di/dt=2000A/μs, T_{J}=150^{circ}C)	264	-	-	nC
反向恢復(fù)時間	(t_{rr})	-	28.8	-	-	ns

動態(tài)特性

參數(shù)	符號	測試條件	最小值	典型值	最大值	單位
輸入電容	(C_{iss})	(V{DS}=800V, V{GS}=0V, f = 100kHz)	-	1430	-	pF
輸出電容	(C_{oss})	-	-	85	-	pF
反向傳輸電容	(C_{rss})	-	-	2	-	pF
有效輸出電容（能量相關(guān)）	(C_{oss(er)})	(V{DS}=0V) to (800V, V{GS}=0V)	-	108	-	pF
有效輸出電容（時間相關(guān)）	(C_{oss(tr)})	-	-	200	-	pF
(C_{oss}) 存儲能量	(E_{oss})	(V{DS}=800V, V{GS}=0V)	-	35	-	μJ
總柵極電荷	(Q_{G})	(V{DS}=800V, I{D}=40A, V_{GS}=0V) to (15V)	-	37.8	-	nC
柵漏電荷	(Q_{GD})	-	-	8	-	nC
柵源電荷	(Q_{GS})	-	-	11.8	-	nC
導(dǎo)通延遲時間	(t_{d(on)})	(V{DS}=800V, I{D}=40A)，柵極驅(qū)動器 -5V to +15V，(R{G_ON}=10Ω, R{G_OFF}=20Ω)，感性負(fù)載，F(xiàn)WD：相同器件 (V{GS}=-5V) 和 (R{G}=20Ω)，器件緩沖器：(R{S}=10Ω, C{S}=100pF)，(T_{J}=25^{circ}C)	-	23	-	ns
上升時間	(t_{r})	-	25	-	ns
關(guān)斷延遲時間	(t_{d(off)})	-	64	-	ns
下降時間	(t_{f})	-	10	-	ns
導(dǎo)通能量（包括 (R_{S}) 能量）	(E_{ON})	-	719	-	μJ
關(guān)斷能量（包括 (R_{S}) 能量）	(E_{OFF})	-	95	-	μJ
總開關(guān)能量	(E_{TOTAL})	-	814	-	μJ
導(dǎo)通時緩沖器 (R_{S}) 能量	(E_{RS_ON})	-	8	-	μJ
關(guān)斷時緩沖器 (R_{S}) 能量	(E_{RS_OFF})	-	15	-	μJ

應(yīng)用注意事項

PCB布局

由于該器件具有較高的dv/dt和di/dt速率，為了減少電路寄生效應(yīng)，強(qiáng)烈建議進(jìn)行合理的PCB布局設(shè)計。

外部柵極電阻

當(dāng)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(fù)性能。

緩沖電路

使用小阻值的 (R{(G)}) 緩沖電路可以提供更好的EMI抑制效果和更高的效率，同時能更好地控制關(guān)斷時的 (V{(DS)}) 峰值尖峰和振鈴持續(xù)時間。

總結(jié)

onsemi的UF4SC120023B7S碳化硅場效應(yīng)管憑借其出色的電氣性能、環(huán)保特性和廣泛的應(yīng)用場景，為電子工程師在功率電路設(shè)計中提供了一個優(yōu)秀的選擇。在實際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體的設(shè)計需求，充分發(fā)揮該器件的優(yōu)勢，實現(xiàn)高效、可靠的電路設(shè)計。你在使用類似的碳化硅場效應(yīng)管時，遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。

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電氣性能

封裝優(yōu)勢

環(huán)保特性

典型應(yīng)用

電動汽車充電

光伏逆變器

開關(guān)模式電源和功率因數(shù)校正模塊

感應(yīng)加熱

性能參數(shù)

最大額定值

熱特性

電氣特性

靜態(tài)特性

反向二極管特性

動態(tài)特性

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PCB布局

外部柵極電阻

緩沖電路

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