探索 onsemi FGHL40T120RWD IGBT：高效與可靠的完美融合

在電子工程師的日常工作中，選擇合適的功率器件對(duì)于實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電路設(shè)計(jì)至關(guān)重要。今天，我們將深入探討 onsemi 推出的 FGHL40T120RWD IGBT（絕緣柵雙極晶體管），它采用了新穎的場(chǎng)截止第 7 代 IGBT 技術(shù)和 Gen7 二極管，封裝為 TO - 247 3 - 引腳，為各種應(yīng)用提供了出色的性能。

文件下載：onsemi FGHL40T120RWD 1200V 40A分立式IGBT.pdf

1. 關(guān)鍵參數(shù)概述

1.1 基本參數(shù)

FGHL40T120RWD 的一些關(guān)鍵參數(shù)非常亮眼。集電極 - 發(fā)射極電壓（VCES）達(dá)到 1200V，能夠承受較高的電壓，適用于高電壓應(yīng)用場(chǎng)景。柵極 - 發(fā)射極電壓（VGES）為 ±20V，瞬態(tài)柵極 - 發(fā)射極電壓可達(dá) ±30V。在不同溫度條件下，集電極電流（IC）和二極管正向電流（IF）有所不同，例如在 TC = 25°C 時(shí)，IC 和 IF 可達(dá) 80A，而在 TC = 100°C 時(shí)為 40A。脈沖集電極電流（ICM）和脈沖二極管最大正向電流（IFM）在 TC = 25°C 且脈沖寬度 tp = 10s 時(shí)可達(dá) 120A。

1.2 溫度相關(guān)參數(shù)

該器件的工作結(jié)溫和存儲(chǔ)溫度范圍為 - 55°C 至 +175°C，最大結(jié)溫（TJ）可達(dá) 175°C，這使得它能夠在較寬的溫度環(huán)境下穩(wěn)定工作。此外，它還具有 5s 的短路耐受時(shí)間（TSC），在 VGE = 15V、VCC = 600V、TC = 150°C 的條件下也能保證一定的可靠性。

2. 特性亮點(diǎn)

2.1 低導(dǎo)通損耗與優(yōu)化開(kāi)關(guān)性能

FGHL40T120RWD 采用了先進(jìn)的場(chǎng)截止第 7 代 IGBT 技術(shù)和 Gen7 二極管，實(shí)現(xiàn)了低導(dǎo)通損耗和優(yōu)化的開(kāi)關(guān)性能。低導(dǎo)通損耗意味著在電路運(yùn)行過(guò)程中能夠減少能量損耗，提高效率。而良好的開(kāi)關(guān)可控性則有助于降低開(kāi)關(guān)過(guò)程中的噪聲和干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.2 正溫度系數(shù)與易于并聯(lián)操作

該器件具有正溫度系數(shù)，這一特性使得多個(gè)器件并聯(lián)時(shí)，電流能夠更均勻地分配，從而便于進(jìn)行并聯(lián)操作，滿足高電流需求的應(yīng)用場(chǎng)景。

2.3 高電流能力與動(dòng)態(tài)測(cè)試

所有的 FGHL40T120RWD 器件都經(jīng)過(guò)了 100% 的動(dòng)態(tài)測(cè)試，確保了其高電流能力和可靠性。這對(duì)于需要高電流輸出的應(yīng)用，如電機(jī)控制、UPS 等非常重要。

2.4 短路額定與 RoHS 合規(guī)

它具有短路額定能力，能夠在短路情況下保護(hù)自身和電路系統(tǒng)。同時(shí)，該器件符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保且符合相關(guān)法規(guī)要求。

3. 電氣特性詳解

3.1 靜態(tài)特性

• IGBT 特性：在不同溫度和測(cè)試條件下，IGBT 的各項(xiàng)參數(shù)表現(xiàn)不同。例如，在 TJ = 25°C 時(shí)，柵極閾值電壓（VGE(th)）為 4.9 - 6.7V，集電極 - 發(fā)射極飽和電壓（VCE(sat)）在 VGE = 15V、IC = 40A 時(shí)為 1.2 - 1.8V；而在 TJ = 175°C 時(shí)，VCE(sat) 為 1.83V。
• 二極管特性：二極管正向電壓（VF）在 IF = 40A、TJ = 25°C 時(shí)為 1.46 - 2.08V，在 TJ = 175°C 時(shí)為 1.63V。

3.2 動(dòng)態(tài)特性

• 電容特性：輸入電容（Cies）為 4670pF，輸出電容（Coes）為 171pF，反向傳輸電容（Cres）為 16.7pF。這些電容參數(shù)影響著器件的開(kāi)關(guān)速度和響應(yīng)特性。
• 柵極電荷特性：總柵極電荷（Qg）為 174nC，柵極 - 發(fā)射極電荷（Qge）為 42.2nC，柵極 - 集電極電荷（Qgc）為 73nC。

3.3 開(kāi)關(guān)特性

在不同的測(cè)試條件下，開(kāi)關(guān)特性有所差異。例如，在 VCE = 600V、VGE = 0/15V、IC = 20A、RG = 4.7Ω、TJ = 25°C 的條件下，導(dǎo)通延遲時(shí)間（td(on)）為 37ns，關(guān)斷延遲時(shí)間（td(off)）為 269ns，上升時(shí)間（tr）為 22ns，下降時(shí)間（tf）為 136ns，導(dǎo)通開(kāi)關(guān)損耗（Eon）為 1.2mJ，關(guān)斷開(kāi)關(guān)損耗（Eoff）為 1.4mJ，總開(kāi)關(guān)損耗（Ets）為 2.6mJ。

3.4 二極管開(kāi)關(guān)特性

在不同的反向恢復(fù)測(cè)試條件下，二極管的反向恢復(fù)時(shí)間（trr）、反向恢復(fù)電荷（Qrr）、反向恢復(fù)能量（EREC）和峰值反向恢復(fù)電流（IRRM）等參數(shù)也有所不同。例如，在 VR = 600V、IF = 20A、dIF/dt = 500A/μs、TJ = 25°C 的條件下，trr 為 163ns，Qrr 為 1462nC，EREC 為 0.5mJ，IRRM 為 17.9A。

4. 典型特性曲線

文檔中提供了大量的典型特性曲線，包括輸出特性、轉(zhuǎn)移特性、飽和特性、電容特性、柵極電荷特性、安全工作區(qū)（SOA）特性、開(kāi)關(guān)時(shí)間與柵極電阻和集電極電流的關(guān)系、二極管的正向特性、反向恢復(fù)特性以及瞬態(tài)熱阻抗特性等。這些曲線能夠幫助工程師更直觀地了解器件在不同工作條件下的性能表現(xiàn)，從而更好地進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

5. 封裝與訂購(gòu)信息

5.1 封裝尺寸

FGHL40T120RWD 采用 TO - 247 封裝，文檔詳細(xì)給出了封裝的尺寸參數(shù)，包括長(zhǎng)度、寬度、高度等各項(xiàng)尺寸的最小值、標(biāo)稱值和最大值。這對(duì)于 PCB 設(shè)計(jì)和布局非常重要，確保器件能夠正確安裝和與其他元件配合。

5.2 訂購(gòu)信息

該器件每管裝 30 個(gè)，采用無(wú)鉛封裝。工程師在訂購(gòu)時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

6. 應(yīng)用場(chǎng)景

FGHL40T120RWD 適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，如電機(jī)控制、UPS、數(shù)據(jù)中心和高功率開(kāi)關(guān)等。在電機(jī)控制中，其低導(dǎo)通損耗和良好的開(kāi)關(guān)性能能夠提高電機(jī)的效率和控制精度；在 UPS 中，能夠保證電源的穩(wěn)定輸出；在數(shù)據(jù)中心和高功率開(kāi)關(guān)應(yīng)用中，其高電壓和高電流能力能夠滿足大功率設(shè)備的需求。

7. 總結(jié)與思考

onsemi 的 FGHL40T120RWD IGBT 以其出色的性能參數(shù)、豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師提供了一個(gè)優(yōu)秀的功率器件選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，綜合考慮器件的各項(xiàng)參數(shù)和特性，合理選擇和使用該器件。同時(shí)，通過(guò)對(duì)文檔中典型特性曲線的分析和研究，能夠進(jìn)一步優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。大家在使用類似的 IGBT 器件時(shí)，是否也遇到過(guò)一些挑戰(zhàn)呢？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。