安森美 UF3C120080B7S碳化硅共源共柵JFET：高性能功率器件的卓越之選

一、引言

在當(dāng)今電子技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，功率器件的性能對(duì)于各類電子設(shè)備的高效運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。安森美的UF3C120080B7S碳化硅（SiC）共源共柵JFET就是一款具有卓越性能的功率N溝道器件，它為眾多應(yīng)用領(lǐng)域帶來(lái)了新的解決方案。本文將深入剖析這款器件的特點(diǎn)、性能參數(shù)以及應(yīng)用信息，為電子工程師們提供全面的參考。

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二、器件概述

2.1 獨(dú)特的共源共柵電路配置

UF3C120080B7S基于獨(dú)特的“共源共柵”電路配置，將常開(kāi)型SiC JFET與Si MOSFET共同封裝，形成了常閉型SiC FET器件。這種創(chuàng)新的設(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“直接替代”。

2.2 封裝形式

該器件采用TO - 263 - 7封裝，這種封裝形式具有諸多優(yōu)勢(shì)。它不僅便于安裝和焊接，而且在散熱方面表現(xiàn)出色，能夠有效地將器件產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，保證器件的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 突出特點(diǎn)

• 超低柵極電荷：低柵極電荷（(Q_{G}=23 nC)）意味著在開(kāi)關(guān)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)電路所需提供的能量較少，從而降低了驅(qū)動(dòng)損耗，提高了系統(tǒng)的效率。
• 出色的反向恢復(fù)特性：反向恢復(fù)電荷(Q{rr}=140 nC)，低體二極管正向電壓(V{FSD}=1.5 V)，使得該器件在開(kāi)關(guān)感性負(fù)載時(shí)表現(xiàn)優(yōu)異，減少了開(kāi)關(guān)損耗和電磁干擾。
• 寬工作溫度范圍：最大工作溫度可達(dá)175 °C，能夠適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境，保證了器件的可靠性和穩(wěn)定性。
• ESD保護(hù)：具備HBM 2類靜電放電保護(hù)，有效防止靜電對(duì)器件造成損壞，提高了器件的抗干擾能力。
• 環(huán)保特性：該器件無(wú)鉛、無(wú)鹵素，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了環(huán)保理念。

三、性能參數(shù)

3.1 最大額定值

3.2 電氣特性

3.2.1 靜態(tài)特性

• 漏源擊穿電壓：(BV{DS}=1200 V)（(V{GS}=0 V, I_{D}=1 mA)），保證了器件在高壓環(huán)境下的可靠運(yùn)行。
• 總漏極泄漏電流：在不同溫度下有不同的表現(xiàn)，如(V{DS}=1200 V, V{GS}=0 V, T{J}=25 °C)時(shí)，典型值為0.7 μA；(T{J}=175 °C)時(shí)，典型值為3 μA。
• 總柵極泄漏電流：在(V{DS}=0 V, T{J}=25 °C)，(V_{GS}=-20V/+20V)時(shí)，典型值為6 μA。
• 漏源導(dǎo)通電阻：在不同溫度下，導(dǎo)通電阻會(huì)發(fā)生變化。如(V{GS}=12 V, I{D}=20 A, T{J}=25 °C)時(shí)，典型值為85 mΩ；(T{J}=125 °C)時(shí)，典型值為135 mΩ；(T_{J}=175 °C)時(shí)，典型值為177 mΩ。
• 柵極閾值電壓：(V{G(th)})在(V{DS}=5 V, I_{D}=10 mA)時(shí)，典型值為4.8 V，允許0 - 15 V的驅(qū)動(dòng)電壓。
• 柵極電阻：(R_{G})在(f = 1 MHz)，開(kāi)漏狀態(tài)下，典型值為4.2 Ω。

3.2.2 反向二極管特性

• D模式連續(xù)正向電流：在(T_{C}=25 °C)時(shí)，最大值為28.8 A。
• 二極管脈沖電流：在(T_{C}=25 °C)時(shí)，最大值為77 A。
• 正向電壓：在(V{GS}=0 V, I{S}=10 A, T{J}=25 °C)時(shí)，典型值為1.5 V；(T{J}=175 °C)時(shí)，典型值為2 V。
• 反向恢復(fù)電荷：在不同溫度下有不同的值，如(V{DS}=800 V, I{S}=20 A, V{GS}=-5 V)，(22 Ω, di / dt = 2800 A / μs)，(T{J}=25 °C)時(shí)，典型值為140 nC；(T_{J}=150 °C)時(shí)，典型值為118 nC。
• 反向恢復(fù)時(shí)間：在上述條件下，(T{J}=25 °C)時(shí)為23 ns；(T{J}=150 °C)時(shí)為19 ns。

3.2.3 動(dòng)態(tài)特性

• 輸入電容：(C{iss})在(V{DS}=100 V, V_{GS}=0 V)，(f = 100 kHz)時(shí)，典型值為754 pF。
• 輸出電容：(C_{oss})典型值為97 pF。
• 反向傳輸電容：(C_{rss})典型值為0.8 pF。
• 有效輸出電容（能量相關(guān)）：(C{oss(er)})在(V{DS}=0 V)到(800 V, V_{GS}=0 V)時(shí)，典型值為54 pF。
• 有效輸出電容（時(shí)間相關(guān)）：(C{oss(tr)})在(V{DS}=0 V)到(800 V, V_{GS}=0 V)時(shí)，典型值為122 pF。
• (C_{oss})存儲(chǔ)能量：(E{oss})在(V{DS}=800 V, V_{GS}=0 V)時(shí)，典型值為17.3 μJ。
• 總柵極電荷：(Q{g})在(V{DS}=800 V, I{D}=20 A)，(V{GS}=-5 V)到12 V時(shí)，典型值為23 nC。
• 柵漏電荷：(Q_{GD})典型值為5 nC。
• 柵源電荷：(Q_{GS})典型值為11 nC。
• 開(kāi)通延遲時(shí)間：在不同溫度下有不同的值，如(V{DS}=800 V, I{D}=20 A)，柵極驅(qū)動(dòng)器為 -5V到 +12V，開(kāi)通(R{G, EXT}=8.5 Ω)，關(guān)斷(R{G, EXT}=22 Ω)，感性負(fù)載，F(xiàn)WD：相同器件且(V{GS}=-5 V)，(R{G}=22 Ω)，(T{J}=25 °C)時(shí)，典型值為33 ns；(T{J}=150 °C)時(shí)，典型值為31 ns。
• 上升時(shí)間：(T{J}=25 °C)時(shí)為7 ns；(T{J}=150 °C)時(shí)為6 ns。
• 關(guān)斷延遲時(shí)間：在上述條件下，(T{J}=25 °C)和(T{J}=150 °C)時(shí)均為30 ns。
• 下降時(shí)間：(T{J}=25 °C)時(shí)為9 ns；(T{J}=150 °C)時(shí)為8 ns。
• 開(kāi)通能量：(T{J}=25 °C)時(shí)為340 μJ；(T{J}=150 °C)時(shí)為312 μJ。
• 關(guān)斷能量：(T{J}=25 °C)時(shí)為48 μJ；(T{J}=150 °C)時(shí)為42 μJ。
• 總開(kāi)關(guān)能量：(T{J}=25 °C)時(shí)為388 μJ；(T{J}=150 °C)時(shí)為354 μJ。

四、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、歸一化導(dǎo)通電阻與溫度的關(guān)系、轉(zhuǎn)移特性、柵極電荷特性、反向恢復(fù)電荷與結(jié)溫的關(guān)系等。這些圖表直觀地展示了器件在不同條件下的性能表現(xiàn)，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，通過(guò)觀察歸一化導(dǎo)通電阻與溫度的關(guān)系圖表，工程師可以了解到器件在不同溫度下的導(dǎo)通電阻變化情況，從而合理選擇工作溫度范圍，優(yōu)化電路性能。

五、應(yīng)用信息

5.1 應(yīng)用領(lǐng)域

UF3C120080B7S適用于各種受控環(huán)境，如電信和服務(wù)器電源、工業(yè)電源、功率因數(shù)校正模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、感應(yīng)加熱等領(lǐng)域。其低導(dǎo)通電阻、低輸出電容、低柵極電荷和低反向恢復(fù)電荷等特性，使得這些應(yīng)用系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)低傳導(dǎo)和開(kāi)關(guān)損耗，提高系統(tǒng)效率。

5.2 PCB布局設(shè)計(jì)

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(qiáng)烈建議進(jìn)行合理的PCB布局設(shè)計(jì)。例如，合理安排器件的位置，縮短信號(hào)線和電源線的長(zhǎng)度，減少寄生電感和電容的影響。同時(shí)，在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。

5.3 緩沖電路

使用具有小(R{(G)})的緩沖電路，與使用高(R{(G)})值相比，能夠提供更好的電磁干擾（EMI）抑制效果，同時(shí)具有更高的效率。小(R{(G)})能夠更好地控制關(guān)斷時(shí)的(V{(DS)})峰值尖峰和振鈴持續(xù)時(shí)間，并且總開(kāi)關(guān)損耗更小，在中到滿載范圍內(nèi)能夠顯著降低(E{(OFF)})，僅使(E{(ON)})有小幅度增加，從而提高系統(tǒng)效率。

六、訂購(gòu)信息

該器件的型號(hào)為UF3C120080B7S，采用TO - 263 - 7封裝，每盤800個(gè)，采用帶盤包裝。關(guān)于帶盤規(guī)格的詳細(xì)信息，可參考安森美的《Tape and Reel Packaging Specifications Brochure, BRD8011/D》。

七、總結(jié)

安森美的UF3C120080B7S碳化硅共源共柵JFET以其獨(dú)特的設(shè)計(jì)、卓越的性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為電子工程師們提供了一個(gè)優(yōu)秀的功率器件選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體的需求，結(jié)合器件的性能參數(shù)和應(yīng)用信息，進(jìn)行合理的電路設(shè)計(jì)和布局，以充分發(fā)揮該器件的優(yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。同時(shí)，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，相信這類高性能功率器件將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣。大家在使用這款器件的過(guò)程中，是否也遇到過(guò)一些有趣的問(wèn)題或者有獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。