onsemi碳化硅共源共柵JFET器件UF3C120400K3S技術剖析

在電子工程領域，功率器件的性能直接影響著各類電子設備的效率與穩(wěn)定性。onsemi推出的UF3C120400K3S碳化硅（SiC）共源共柵JFET器件，憑借其獨特的設計和卓越的性能，在眾多應用場景中展現(xiàn)出巨大的潛力。

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器件概述

UF3C120400K3S采用了獨特的“共源共柵”電路結構，將常開型SiC JFET與Si MOSFET封裝在一起，形成了常閉型SiC FET器件。這種設計使得該器件具備標準的柵極驅動特性，能夠真正實現(xiàn)對Si IGBT、Si FET、SiC MOSFET或Si超結器件的“直接替換”。它采用TO247 - 3封裝，具有超低的柵極電荷和出色的反向恢復特性，非常適合用于切換感性負載以及任何需要標準柵極驅動的應用。

關鍵特性

低導通電阻

典型導通電阻 (R_{DS(on), typ}) 為410 mΩ，這意味著在導通狀態(tài)下，器件的功率損耗較低，能夠有效提高系統(tǒng)的效率。

寬溫度范圍

最大工作溫度可達175°C，這使得器件在高溫環(huán)境下依然能夠穩(wěn)定工作，適應各種惡劣的工作條件。

優(yōu)秀的反向恢復特性

反向恢復性能出色，能夠減少開關過程中的能量損耗，提高系統(tǒng)的可靠性。

低柵極電荷和低固有電容

低柵極電荷和低固有電容有助于降低驅動功率，提高開關速度，減少開關損耗。

ESD保護

具備ESD保護功能，HBM等級為2，能夠有效防止靜電對器件造成損壞。

環(huán)保特性

該器件無鉛、無鹵素，符合RoHS標準，體現(xiàn)了環(huán)保理念。

典型應用

• 電動汽車充電：在電動汽車充電系統(tǒng)中，該器件能夠高效地實現(xiàn)電能轉換，提高充電效率。
• 光伏逆變器：可用于光伏逆變器中，將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電轉換為交流電，提高能源轉換效率。
• 開關模式電源：在開關模式電源中，該器件能夠實現(xiàn)高效的功率轉換，減少能量損耗。
• 功率因數(shù)校正模塊：有助于提高功率因數(shù)，減少電網(wǎng)的無功損耗。
• 電機驅動：可用于電機驅動系統(tǒng)，實現(xiàn)對電機的精確控制，提高電機的運行效率。
• 感應加熱：在感應加熱設備中，該器件能夠快速、高效地實現(xiàn)電能到熱能的轉換。

電氣特性

最大額定值

注：

1. 受 (T_{J, max}) 限制。
2. 脈沖寬度 (t{p}) 受 (T{J, max}) 限制。
3. 起始 (T_{J}=25^{circ}C)。

電氣特性（(T_{J}= +25^{circ}C)，除非另有說明）

靜態(tài)特性

• 漏源擊穿電壓：在不同測試條件下有相應的數(shù)值。
• 導通電阻 (R{DS(on)})：典型值為410 mΩ，在 (T{J}=125^{circ}C) 時也有相應變化。
• 柵極電阻：有特定的參數(shù)范圍。

反向二極管特性

• 脈沖電流 (I{S,pulse})：在 (T{C}=25^{circ}C) 時有特定表現(xiàn)。
• 正向壓降 (V_{FSD})：典型值為1.5 V。
• 反向恢復電荷 (Q_{rr})：在特定測試條件下有相應數(shù)值。

動態(tài)特性

• 輸入電容 (C{iss})：在 (V{DS}=100 V)，(V_{GS}=0 V)，(f = 100 kHz) 時，典型值為740 pF。
• 輸出電容 (C_{oss})：有特定的參數(shù)。
• 反向傳輸電容 (C_{rss})：典型值為2 pF。
• 有效輸出電容（能量相關） (C{oss(er)})：在 (V{DS}=0 V) 至 (800 V)，(V_{GS}=0 V) 時，典型值為17.5 pF。
• 有效輸出電容（時間相關） (C_{oss(tr)})：有相應參數(shù)。
• 輸出電容儲存能量 (E{oss})：在 (V{DS}=800 V)，(V_{GS}=0 V) 時，典型值為5.6 μJ。
• 總柵極電荷 (Q{G})：在 (V{DS}=800 V)，(I{D}=5 A)，(V{GS}=-5 V) 至 (15 V) 時，典型值為27 nC。
• 柵漏電荷 (Q_{GD})：典型值為6 nC。
• 柵源電荷 (Q_{GS})：典型值為10 nC。
• 開通延遲時間 (t_{d(on)})：在特定測試條件下有相應數(shù)值。
• 上升時間 (t_{r})：典型值為10 ns。
• 關斷延遲時間 (t_{d(off)})：典型值為34 ns。
• 下降時間 (t_{f})：典型值為17 ns。
• 開通能量 (E_{ON})：典型值為104 μJ。
• 關斷能量 (E_{OFF})：典型值為22 μJ。
• 總開關能量 (E_{TOTAL})：有相應數(shù)值。

典型性能圖表

文檔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、導通電阻與溫度的關系、轉移特性、閾值電壓與結溫的關系、柵極電荷特性、第三象限特性、電容特性、直流漏極電流降額、總功率耗散、最大瞬態(tài)熱阻抗、安全工作區(qū)、鉗位電感開關能量與漏極電流的關系、鉗位電感開關能量與結溫的關系以及反向恢復電荷與結溫的關系等。這些圖表能夠幫助工程師更直觀地了解器件的性能，為設計提供參考。

應用信息

SiC共源共柵器件由高壓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在關斷狀態(tài)下提供高電壓阻斷能力。這種組合使得器件與標準柵極驅動器兼容，并且在低導通電阻、輸出電容、柵極電荷和反向恢復電荷等方面表現(xiàn)出色，從而降低了傳導和開關損耗。此外，SiC共源共柵器件還具有出色的反向導通能力，無需外部反并聯(lián)二極管。

在設計PCB時，由于器件具有較高的dv/dt和di/dt速率，強烈建議采用適當?shù)牟季衷O計，以最小化電路寄生參數(shù)。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。

訂購信息

機械尺寸

文檔還提供了TO247 - 3封裝的機械尺寸信息，包括各個尺寸的最小值、標稱值和最大值，以及相關的公差和注意事項。

總之，onsemi的UF3C120400K3S碳化硅共源共柵JFET器件憑借其獨特的設計和優(yōu)異的性能，為電子工程師在設計高性能電子系統(tǒng)時提供了一個可靠的選擇。在實際應用中，工程師需要根據(jù)具體的需求和工作條件，合理選擇和使用該器件，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。大家在使用這款器件的過程中，有沒有遇到過什么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。