安森美SiC Cascode JFET：高效功率開(kāi)關(guān)的理想之選
安森美SiC Cascode JFET：高效功率開(kāi)關(guān)的理想之選
在功率電子領(lǐng)域，不斷追求更高效率、更小尺寸和更好性能的器件是工程師們的不懈目標(biāo)。安森美的SiC Cascode JFET（UF3C065030B3）便是一款值得關(guān)注的產(chǎn)品，下面就為大家詳細(xì)介紹這款器件。
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產(chǎn)品概述
UF3C065030B3是一款采用獨(dú)特“共源共柵”電路配置的碳化硅（SiC）場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）。它將常開(kāi)型SiC JFET與硅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“直接替換”硅絕緣柵雙極晶體管（IGBT）、硅FET、SiC MOSFET或硅超結(jié)器件。
產(chǎn)品特性
低導(dǎo)通電阻
典型導(dǎo)通電阻 (R_{DS(on), typ}) 僅為27mΩ，能夠有效降低導(dǎo)通損耗，提高功率轉(zhuǎn)換效率。
高溫性能出色
最大工作溫度可達(dá)175°C，在高溫環(huán)境下依然能穩(wěn)定工作，適用于各種惡劣工況。
優(yōu)秀的反向恢復(fù)特性
具有低反向恢復(fù)電荷 (Q{rr}) 和短反向恢復(fù)時(shí)間 (t{rr})，能夠減少開(kāi)關(guān)損耗，提高開(kāi)關(guān)頻率。
低柵極電荷和低固有電容
低柵極電荷 (Q_{G}) 使得器件的驅(qū)動(dòng)功率需求降低，低固有電容則有助于減少開(kāi)關(guān)過(guò)程中的能量損耗。
高脈沖電流能力
能夠承受高達(dá)230A的脈沖電流，適用于需要處理高脈沖負(fù)載的應(yīng)用。
ESD保護(hù)
具備HBM 2級(jí)靜電放電（ESD）保護(hù)，提高了器件的可靠性和抗干擾能力。
環(huán)保合規(guī)
該器件無(wú)鹵且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保要求。
典型應(yīng)用
電動(dòng)汽車(chē)充電
在電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)中，UF3C065030B3的低導(dǎo)通電阻和高開(kāi)關(guān)頻率特性能夠提高充電效率，減少充電時(shí)間。
光伏逆變器
用于光伏逆變器中，可降低功率損耗，提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，從而增加光伏發(fā)電的收益。
開(kāi)關(guān)電源
在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中，該器件的低開(kāi)關(guān)損耗和高脈沖電流能力能夠提高電源的效率和可靠性。
功率因數(shù)校正模塊
有助于提高功率因數(shù)，減少電網(wǎng)諧波污染，提高電能質(zhì)量。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)
適用于各種電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的電機(jī)控制。
感應(yīng)加熱
在感應(yīng)加熱應(yīng)用中，UF3C065030B3的快速開(kāi)關(guān)特性能夠提高加熱效率，降低能耗。
電氣特性
最大額定值
| 參數(shù) | 符號(hào) | 測(cè)試條件 | 值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| 漏源電壓 | (V_{DS}) | 650 | V | |
| 柵源電壓 | (V_{GS}) | DC | -25 至 +25 | V |
| 連續(xù)漏極電流（注1） | (I_{D}) | (T_{C}=25^{circ}C) | 65 | A |
| (T_{C}=100^{circ}C) | 47 | A | ||
| 脈沖漏極電流（注2） | (I_{DM}) | (T_{C}=25^{circ}C) | 230 | A |
| 單脈沖雪崩能量（注3） | (E_{AS}) | (L = 15 mH)，(I_{AS}=4A) | 120 | mJ |
| 功率耗散 | (P_{tot}) | (T_{C}=25^{circ}C) | 242 | W |
| 最大結(jié)溫 | (T_{J,max}) | 175 | °C | |
| 工作和存儲(chǔ)溫度 | (T{J}, T{STG}) | -55 至 175 | °C | |
| 回流焊接溫度 | (T_{solder}) | 回流MSL 1 | 245 | °C |
注：
- 受 (T_{J, max}) 限制。
- 脈沖寬度 (t{p}) 受 (T{J, max}) 限制。
- 起始 (T_{J}=25^{circ}C)。
靜態(tài)特性
| 參數(shù) | 符號(hào) | 測(cè)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) | 650 | V | ||
| 總漏極泄漏電流 | (I_{DSS}) | (V{DS}=650V)，(V{GS}=0V)，(T_{J}=25^{circ}C) | 6 | 150 | μA | |
| (V{DS}=650V)，(V{GS}=0V)，(T_{J}=175^{circ}C) | 30 | μA | ||||
| 總柵極泄漏電流 | (I_{GS}) | (V{DS}=0V)，(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) | 27 | 35 | mΩ | |
| (T_{J}=125^{circ}C) | 35 | mΩ | ||||
| (T_{J}=175^{circ}C) | 43 | mΩ | ||||
| 柵極閾值電壓 | (V_{G(th)}) | (V{DS}=5V)，(I{D}=10mA) | 4 | 5 | 6 | V |
| 柵極電阻 | (R_{G}) | (f = 1MHz)，開(kāi)路漏極 | 4.5 | Ω |
反向二極管特性
| 參數(shù) | 符號(hào) | 測(cè)試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 二極管連續(xù)正向電流（注1） | (I_{S}) | (T_{C}=25^{circ}C) | 65 | A | ||
| 二極管脈沖電流（注2） | (I_{S,pulse}) | (T_{C}=25^{circ}C) | 230 | A | ||
| 正向電壓 | (V_{FSD}) | (V{GS}=0V)，(I{S}=20A)，(T_{J}=25^{circ}C) | 1.3 | 1.4 | V | |
| (V{GS}=0V)，(I{S}=20A)，(T_{J}=175^{circ}C) | 1.35 | V | ||||
| 反向恢復(fù)電荷 | (Q_{rr}) | (V{R}=400V)，(I{S}=40A)，(V{GS}=-5V)，(R{G{-}EXT}=22Ω)，(di/dt = 1500A/μs)，(T{J}=25^{circ}C) | 211 | nC | ||
| 反向恢復(fù)時(shí)間 | (t_{rr}) | 34 | ns | |||
| 反向恢復(fù)電荷 | (Q_{rr}) | (V{R}=400V)，(I{S}=40A)，(V{GS}=-5V)，(R{G{-}EXT}=22Ω)，(di/dt = 1500A/μs)，(T{J}=150^{circ}C) | 188 | nC | ||
| 反向恢復(fù)時(shí)間 | (t_{rr}) | 32 | ns |
動(dòng)態(tài)特性
| 參數(shù) | 符號(hào) | 測(cè)試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 輸入電容 | (C_{iss}) | (V{DS}=100V)，(V{GS}=0V) | 1500 | pF | ||
| 輸出電容 | (C_{oss}) | (f = 100kHz) | 293 | 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) 至 (400V)，(V{GS}=0V) | 215 | pF | ||
| 有效輸出電容（時(shí)間相關(guān)） | (C_{oss}(tr)) | 480 | pF | |||
| (C_{OSS}) 存儲(chǔ)能量 | (E_{oss}) | (V{DS}=400V)，(V{GS}=0V) | 17.5 | μJ | ||
| 總柵極電荷 | (Q_{G}) | (V{DS}=400V)，(I{D}=40A)，(V_{GS}=-5V) 至 (15V) | 51 | nC | ||
| 柵漏電荷 | (Q_{GD}) | 11 | nC | |||
| 柵源電荷 | (Q_{GS}) | 19 | nC | |||
| 導(dǎo)通延遲時(shí)間 | (t_{d(on)}) | (V{DS}=400V)，(I{D}=40A)，柵極驅(qū)動(dòng)器 (-5V) 至 (+15V)，導(dǎo)通 (R{G,EXT}=1.8Ω)，關(guān)斷 (R{G,EXT}=22Ω)，感性負(fù)載，F(xiàn)WD：相同器件 (V{GS}=-5V) 且 (R{G}=22Ω)，RC 緩沖器：(R{S}=5Ω) 且 (C{S}=330pF)，(T_{J}=25^{circ}C) | 34 | ns | ||
| 上升時(shí)間 | (t_{r}) | 16 | ns | |||
| 關(guān)斷延遲時(shí)間 | (t_{d(off)}) | 56 | ns | |||
| 下降時(shí)間 | (t_{f}) | 15 | ns | |||
| 導(dǎo)通能量（包括 (R_{S}) 能量，注4） | (E_{ON}) | 392 | μJ | |||
| 關(guān)斷能量（包括 (R_{S}) 能量，注4） | (E_{OFF}) | 113 | μJ | |||
| 總開(kāi)關(guān)能量（包括 (R_{S}) 能量，注4） | (E_{TOTAL}) | 505 | μJ | |||
| 導(dǎo)通時(shí)緩沖器 (R_{S}) 能量 | (E_{RS_ON}) | 5.3 | μJ | |||
| 關(guān)斷時(shí)緩沖器 (R_{S}) 能量 | (E_{RS_OFF}) | 7.9 | μJ | |||
| 導(dǎo)通延遲時(shí)間 | (t_{d(on)}) | (V{DS}=400V)，(I{D}=40A)，柵極驅(qū)動(dòng)器 (-5V) 至 (+15V)，導(dǎo)通 (R{G,EXT}=1.8Ω)，關(guān)斷 (R{G,EXT}=22Ω)，感性負(fù)載，F(xiàn)WD：相同器件 (V{GS}=-5V) 且 (R{G}=22Ω)，RC 緩沖器：(R{S}=5Ω) 且 (C{S}=330pF)，(T_{J}=150^{circ}C) | 32 | ns | ||
| 上升時(shí)間 | (t_{r}) | 16 | ns | |||
| 關(guān)斷延遲時(shí)間 | (t_{d(off)}) | 57 | ns | |||
| 下降時(shí)間 | (t_{f}) | 16 | ns | |||
| 導(dǎo)通能量（包括 (R_{S}) 能量，注4） | (E_{ON}) | 370 | μJ | |||
| 關(guān)斷能量（包括 (R_{S}) 能量，注4） | (E_{OFF}) | 118 | μJ | |||
| 總開(kāi)關(guān)能量（包括 (R_{S}) 能量，注4） | (E_{TOTAL}) | 488 | μJ | |||
| 導(dǎo)通時(shí)緩沖器 (R_{S}) 能量 | (E_{RS_ON}) | 4.6 | μJ | |||
| 關(guān)斷時(shí)緩沖器 (R_{S}) 能量 | (E_{RS_OFF}) | 8.2 | μJ |
注：產(chǎn)品參數(shù)性能在所列測(cè)試條件下的電氣特性中給出，若在不同條件下運(yùn)行，產(chǎn)品性能可能與電氣特性不符。開(kāi)關(guān)性能是通過(guò)圖29所示的RC緩沖電路評(píng)估的。
應(yīng)用信息
PCB布局設(shè)計(jì)
由于SiC FET具有較高的dv/dt和di/dt速率，因此強(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)。
外部柵極電阻
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。
緩沖電路
使用小 (R{(G)}) 的緩沖電路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。與使用高 (R{(G)}) 值相比，使用緩沖電路不會(huì)增加額外的柵極延遲時(shí)間，并且能夠更好地控制關(guān)斷時(shí)的 (V{(DS)}) 峰值尖峰和振鈴持續(xù)時(shí)間。此外，使用緩沖電路時(shí)的總開(kāi)關(guān)損耗小于使用高 (R{(G)}) 的情況，在中到滿載范圍內(nèi)能夠大幅降低 (E{(OFF)})，僅使 (E{(ON)}) 有小幅增加，從而提高系統(tǒng)效率。
總結(jié)
安森美的UF3C065030B3 SiC Cascode JFET憑借其出色的性能和豐富的特性，為功率電子設(shè)計(jì)提供了一種高效、可靠的解決方案。無(wú)論是在電動(dòng)汽車(chē)充電、光伏逆變器、開(kāi)關(guān)電源還是其他應(yīng)用領(lǐng)域，該器件都能夠發(fā)揮重要作用。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)功率電路時(shí)，不妨考慮這款優(yōu)秀的SiC FET，相信它會(huì)給你的設(shè)計(jì)帶來(lái)意想不到的效果。你在實(shí)際應(yīng)用中是否使用過(guò)類(lèi)似的SiC器件呢？遇到過(guò)哪些問(wèn)題？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。
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