onsemi UJ3C120070K4S碳化硅共源共柵JFET深度解析

在電力電子領(lǐng)域，功率開(kāi)關(guān)器件的性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效率、可靠性和成本有著至關(guān)重要的影響。碳化硅（SiC）技術(shù)的出現(xiàn)，為功率開(kāi)關(guān)帶來(lái)了新的突破。今天，我們就來(lái)深入了解一下onsemi的UJ3C120070K4S碳化硅共源共柵JFET。

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產(chǎn)品概述

UJ3C120070K4S是一款1200V、70 mΩ的G3 SiC FET，采用獨(dú)特的“共源共柵”電路配置，將常開(kāi)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(jì)使得該器件具有標(biāo)準(zhǔn)的柵極驅(qū)動(dòng)特性，能夠真正實(shí)現(xiàn)對(duì)Si IGBT、Si FET、SiC MOSFET或Si超結(jié)器件的“直接替換”。它采用TO247 - 4封裝，具有超低的柵極電荷和出色的反向恢復(fù)特性，非常適合用于開(kāi)關(guān)感性負(fù)載以及任何需要標(biāo)準(zhǔn)柵極驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用。

產(chǎn)品特性

電氣性能

• 導(dǎo)通電阻：典型導(dǎo)通電阻 (R_{DS (on) }) 為70 mΩ，較低的導(dǎo)通電阻可以有效降低導(dǎo)通損耗，提高系統(tǒng)效率。
• 工作溫度：最大工作溫度可達(dá)175 °C，這使得該器件能夠在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作，適應(yīng)各種惡劣的應(yīng)用場(chǎng)景。
• 反向恢復(fù)特性：反向恢復(fù)電荷 (Q_{rr}=113 nC)，反向恢復(fù)時(shí)間短，能夠減少開(kāi)關(guān)損耗，提高開(kāi)關(guān)速度。
• 體二極管壓降：低體二極管 (V_{FSD}) 為1.41 V，降低了二極管導(dǎo)通時(shí)的損耗。
• 柵極電荷：柵極電荷 (Q_{G}=46 nC)，低柵極電荷意味著驅(qū)動(dòng)功率小，能夠降低驅(qū)動(dòng)電路的功耗。
• 閾值電壓：閾值電壓 (V_{G(th)}) 典型值為5.0 V，允許0至15 V的驅(qū)動(dòng)電壓，方便與各種驅(qū)動(dòng)電路配合使用。

其他特性

• 低固有電容：具有低固有電容，并且具備ESD保護(hù)，HBM Class 2和CDM Class C3，能夠有效防止靜電對(duì)器件的損壞。
• 環(huán)保特性：該器件無(wú)鉛、無(wú)鹵素，符合ROHS標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保要求。

典型應(yīng)用

• 電動(dòng)汽車充電：在電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)中，需要高效、可靠的功率開(kāi)關(guān)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換和傳輸。UJ3C120070K4S的低損耗和高開(kāi)關(guān)速度特性，能夠提高充電效率，縮短充電時(shí)間。
• 光伏逆變器：光伏逆變器需要將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，UJ3C120070K4S的高性能可以提高逆變器的效率和可靠性，減少能量損失。
• 開(kāi)關(guān)模式電源：在開(kāi)關(guān)模式電源中，該器件的低導(dǎo)通電阻和低開(kāi)關(guān)損耗能夠降低電源的功耗，提高電源的效率和穩(wěn)定性。
• 功率因數(shù)校正模塊：功率因數(shù)校正模塊需要對(duì)輸入電流進(jìn)行校正，提高功率因數(shù)。UJ3C120070K4S的快速開(kāi)關(guān)特性和低損耗能夠滿足功率因數(shù)校正的要求。
• 電機(jī)驅(qū)動(dòng)：電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，UJ3C120070K4S的高性能可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高效驅(qū)動(dòng)，提高電機(jī)的運(yùn)行效率。
• 感應(yīng)加熱：感應(yīng)加熱設(shè)備需要快速、高效地將電能轉(zhuǎn)換為熱能，UJ3C120070K4S的高開(kāi)關(guān)速度和低損耗特性能夠滿足感應(yīng)加熱的需求。

產(chǎn)品參數(shù)

最大額定值

熱特性

電氣特性

電氣特性在 (T_{J}= +25 °C) 時(shí)給出，除非另有說(shuō)明。這里涵蓋了靜態(tài)特性、反向二極管特性、電容特性、開(kāi)關(guān)特性等多個(gè)方面，具體參數(shù)可參考數(shù)據(jù)手冊(cè)。

典型性能圖表

數(shù)據(jù)手冊(cè)中提供了一系列典型性能圖表，包括不同溫度下的輸出特性、導(dǎo)通電阻與溫度的關(guān)系、柵極電荷特性、反向恢復(fù)電荷與結(jié)溫的關(guān)系等。這些圖表能夠幫助工程師更好地了解器件在不同工作條件下的性能表現(xiàn)，為電路設(shè)計(jì)提供參考。

應(yīng)用信息

SiC FET由高壓SiC耗盡型JFET和低壓硅MOSFET串聯(lián)組成，硅MOSFET作為控制單元，SiC JFET在關(guān)斷狀態(tài)下提供高電壓阻斷能力。這種組合使得SiC FET與標(biāo)準(zhǔn)柵極驅(qū)動(dòng)器兼容，并且在低導(dǎo)通電阻、輸出電容、柵極電荷和反向恢復(fù)電荷等方面具有出色的性能，從而降低了導(dǎo)通和開(kāi)關(guān)損耗。同時(shí)，SiC FET還具有良好的反向?qū)芰Γ瑹o(wú)需外部反并聯(lián)二極管。

在使用SiC FET時(shí)，由于其高dv/dt和di/dt速率，強(qiáng)烈建議進(jìn)行合理的PCB布局設(shè)計(jì)，以最小化電路寄生參數(shù)。當(dāng)FET工作在二極管模式時(shí)，建議使用外部柵極電阻，以實(shí)現(xiàn)最佳的反向恢復(fù)性能。

訂購(gòu)信息

總結(jié)

onsemi的UJ3C120070K4S碳化硅共源共柵JFET以其出色的性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為電力電子工程師提供了一個(gè)優(yōu)秀的功率開(kāi)關(guān)解決方案。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，工程師可以根據(jù)實(shí)際需求，結(jié)合器件的參數(shù)和特性，進(jìn)行合理的選型和設(shè)計(jì)。同時(shí)，要注意PCB布局和驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮器件的性能優(yōu)勢(shì)。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似器件的選型和設(shè)計(jì)問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。