onsemi FGY140T120SWD IGBT：高性能功率器件解析

在功率電子領(lǐng)域，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）是至關(guān)重要的功率開關(guān)器件，廣泛應(yīng)用于太陽能、UPS（不間斷電源）和ESS（儲能系統(tǒng)）等領(lǐng)域。今天我們要詳細(xì)探討的是 onsemi 公司推出的 FGY140T120SWD IGBT，它采用了新型場截止第 7 代 IGBT 技術(shù)和 Gen7 二極管，封裝為 TO - 247 3 - 引腳，在各類應(yīng)用中展現(xiàn)出卓越性能。

文件下載：onsemi FGY140T120SWD 1200V 140A快速分立式IGBT.pdf

產(chǎn)品概述

FGY140T120SWD 專為高效運行而設(shè)計，能夠在多種應(yīng)用場景中實現(xiàn)低開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。其最大結(jié)溫 $T_{J}$ 可達(dá) $175^{\circ}C$，具有正溫度系數(shù)，便于并聯(lián)操作，同時具備高電流能力、平滑且優(yōu)化的開關(guān)特性以及低開關(guān)損耗，并且符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)。

產(chǎn)品特性與優(yōu)勢

特性亮點

高結(jié)溫能力：最大結(jié)溫 $T_{J}=175^{\circ}C$，這使得器件能夠在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作，拓寬了其應(yīng)用范圍。
正溫度系數(shù)：正溫度系數(shù)特性使得多個器件并聯(lián)時易于實現(xiàn)均流，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
高電流能力：在不同的殼溫條件下，都能提供較高的電流承載能力。例如，在 $Tc = 25^{\circ}C$ 時，集電極電流 $I{c}$ 可達(dá) 280A；在 $Tc = 100^{\circ}C$ 時，$I{c}$ 為 140A。
低開關(guān)損耗：平滑且優(yōu)化的開關(guān)特性，有效降低了開關(guān)損耗，提高了系統(tǒng)的效率。

優(yōu)勢分析

從應(yīng)用角度來看，這些特性為太陽能系統(tǒng)、UPS 和 ESS 等應(yīng)用帶來了顯著的優(yōu)勢。在太陽能系統(tǒng)中，低開關(guān)損耗和高電流能力有助于提高光伏逆變器的轉(zhuǎn)換效率，從而增加太陽能發(fā)電的收益；在 UPS 中，高結(jié)溫能力和穩(wěn)定性能夠保證在關(guān)鍵時刻為負(fù)載提供可靠的電力支持；在 ESS 中，低損耗特性可以減少能量在存儲和釋放過程中的損失，提高儲能系統(tǒng)的整體效率。

關(guān)鍵參數(shù)解讀

最大額定值

參數(shù)	符號	值	單位
集電極 - 發(fā)射極電壓	$V_{CES}$	1200	V
柵極 - 發(fā)射極電壓	$V_{GES}$	+20	V
瞬態(tài)柵極 - 發(fā)射極電壓		±30	V
集電極電流（$Tc = 25^{\circ}C$）	$I_{c}$	280	A
集電極電流（$Tc = 100^{\circ}C$）	$I_{c}$	140	A
功率耗散（$Tc = 25^{\circ}C$）	$P_{D}$	1153	W
功率耗散（$Tc = 100^{\circ}C$）	$P_{D}$	576	W
脈沖集電極電流（$Tc = 25^{\circ}C$，$tp = 10\ \mu s$）	$I_{CM}$	560	A
二極管正向電流（$Tc = 25^{\circ}C$）	$I_{F}$	280	A
二極管正向電流（$Tc = 100^{\circ}C$）	$I_{F}$	140	A
脈沖二極管正向電流（$Tc = 25^{\circ}C$，$tp = 10\ \mu s$）	$I_{FM}$	560	A
工作結(jié)溫和存儲溫度范圍	$T{J}$，$T{stg}$	-55 至 175	$^{\circ}C$
焊接用引腳溫度	$T_{L}$	260	$^{\circ}C$

需要注意的是，超過最大額定值可能會損壞器件，影響其功能和可靠性。

電氣特性

關(guān)斷特性：集電極 - 發(fā)射極擊穿電壓 $B{VCES}$ 在 $V{GE} = 0\ V$，$I{C} = 5\ mA$ 時為 1200V，擊穿電壓溫度系數(shù)為 1226 mV/°C，集電極 - 發(fā)射極截止電流 $I{CES}$ 和柵極 - 發(fā)射極泄漏電流 $I_{GES}$ 也有明確的參數(shù)范圍。
導(dǎo)通特性：柵極 - 發(fā)射極閾值電壓 $V{GE(th)}$ 在特定條件下為 5.60 - 7.40V，集電極 - 發(fā)射極飽和電壓 $V{CE(sat)}$ 在不同的結(jié)溫和電流條件下有不同的值，如在 $V{GE} = 15\ V$，$I{c} = 140\ A$，$T_{J} = 25^{\circ}C$ 時為 1.35 - 2.0V。
動態(tài)特性：包括輸入電容 $C{ies}$、輸出電容 $C{oes}$、反向傳輸電容 $C{res}$、總柵極電荷 $Q{g}$ 等參數(shù)，這些參數(shù)對于理解器件的開關(guān)性能和驅(qū)動要求至關(guān)重要。
開關(guān)特性：詳細(xì)給出了不同結(jié)溫、集電極電流和柵極電阻條件下的開關(guān)時間和開關(guān)損耗，如在 $T{J} = 25^{\circ}C$，$I{c} = 140\ A$，$R{G} = 4.7\ \Omega$ 時，開通延遲時間 $t{d(on)}$ 為 59.2 ns，關(guān)斷延遲時間 $t{d(off)}$ 為 227.2 ns，總開關(guān)損耗 $E{ts}$ 為 17.6 mJ。

二極管特性

二極管的正向電壓 $V{F}$ 在不同的結(jié)溫和電流條件下也有相應(yīng)的參數(shù)，同時還給出了二極管在感性負(fù)載下的開關(guān)特性，如反向恢復(fù)時間 $t{rr}$、反向恢復(fù)電荷 $Q{rr}$、反向恢復(fù)能量 $E{REC}$ 和峰值反向恢復(fù)電流 $I_{RRM}$ 等。

典型特性曲線分析

文檔中提供了一系列典型特性曲線，包括輸出特性、傳輸特性、飽和特性、電容特性、柵極電荷特性、開關(guān)時間與柵極電阻和集電極電流的關(guān)系等。這些曲線可以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)，從而進(jìn)行合理的電路設(shè)計和參數(shù)優(yōu)化。例如，通過觀察開關(guān)時間與柵極電阻的關(guān)系曲線，可以選擇合適的柵極電阻來優(yōu)化開關(guān)速度和損耗。

機(jī)械封裝與訂購信息

機(jī)械封裝

器件采用 TO - 247 - 3LD 封裝，文檔詳細(xì)給出了封裝的尺寸信息，包括各個尺寸的最小值、標(biāo)稱值和最大值，以及相關(guān)的注意事項。這對于 PCB 設(shè)計和散熱設(shè)計非常重要，工程師需要根據(jù)這些尺寸信息來確保器件的正確安裝和散熱效果。

訂購信息

FGY140T120SWD 采用無鉛的 TO - 247 - 3LD 封裝，每管 30 個單位。

總結(jié)與應(yīng)用建議

FGY140T120SWD IGBT 憑借其先進(jìn)的技術(shù)和優(yōu)異的性能，在太陽能、UPS 和 ESS 等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在設(shè)計過程中，工程師需要充分考慮器件的最大額定值、電氣特性和熱特性，合理選擇工作條件和外圍電路參數(shù)，以確保器件的可靠性和系統(tǒng)的性能。同時，要注意參考典型特性曲線，進(jìn)行必要的仿真和實驗驗證，以優(yōu)化設(shè)計方案。大家在實際應(yīng)用中是否遇到過類似 IGBT 器件的選型和設(shè)計難題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。

聲明：本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用，如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題，請聯(lián)系本站處理。舉報投訴