探索 onsemi NTHL075N065SC1 SiC MOSFET 的卓越性能

在電力電子領(lǐng)域，SiC（碳化硅）MOSFET 正憑借其獨特的優(yōu)勢逐漸成為眾多應(yīng)用的首選。今天，我們就來深入了解 onsemi 推出的 NTHL075N065SC1 SiC MOSFET，看看它究竟有哪些出色的特性。

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產(chǎn)品概述

NTHL075N065SC1 是 onsemi 旗下 EliteSiC 系列的一員，屬于 650V、57mΩ 的 SiC MOSFET，采用 TO - 247 - 3L 封裝。這種封裝形式在散熱和電氣性能方面都有不錯的表現(xiàn)，適用于多種功率應(yīng)用場景。

關(guān)鍵特性

低導(dǎo)通電阻

在不同的柵源電壓下，該 MOSFET 具有較低的導(dǎo)通電阻。典型情況下，當 $V{GS} = 18V$ 時，$R{DS(on)} = 57mΩ$；當 $V{GS} = 15V$ 時，$R{DS(on)} = 75mΩ$。低導(dǎo)通電阻意味著在導(dǎo)通狀態(tài)下，MOSFET 的功率損耗更小，能夠提高系統(tǒng)的效率。這對于追求高效能的電源設(shè)計來說至關(guān)重要，大家在實際設(shè)計中，是否考慮過導(dǎo)通電阻對系統(tǒng)效率的具體影響呢？

低電荷和電容

它具有超低的柵極電荷（$Q{G(tot)} = 61nC$）和低輸出電容（$C{oss} = 107pF$）。低柵極電荷可以減少開關(guān)過程中的驅(qū)動損耗，而低輸出電容則有助于降低開關(guān)損耗。這兩個特性使得該 MOSFET 在高頻開關(guān)應(yīng)用中表現(xiàn)出色，能夠有效提高系統(tǒng)的開關(guān)速度和效率。在高頻開關(guān)電路設(shè)計中，如何充分利用這些低電荷和電容特性來優(yōu)化電路性能呢？

高可靠性

該器件經(jīng)過 100% 雪崩測試，能夠承受一定的雪崩能量（$E_{AS} = 83mJ$），這表明它在面對異常情況時具有較高的可靠性。同時，其工作結(jié)溫范圍為 - 55℃ 至 + 175℃，可以適應(yīng)較為惡劣的工作環(huán)境。而且，該器件是無鹵的，并且符合 RoHS 標準（豁免條款 7a），在環(huán)保方面也表現(xiàn)良好。在實際應(yīng)用中，大家是否遇到過因器件可靠性問題導(dǎo)致的系統(tǒng)故障呢？

典型應(yīng)用

NTHL075N065SC1 適用于多種典型應(yīng)用場景，如開關(guān)模式電源（SMPS）、太陽能逆變器、不間斷電源（UPS）和能量存儲系統(tǒng)等。在這些應(yīng)用中，它的低損耗和高可靠性能夠充分發(fā)揮優(yōu)勢，提高整個系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。例如，在太陽能逆變器中，它可以幫助提高能量轉(zhuǎn)換效率，減少能量損失；在 UPS 中，能夠確保在市電中斷時快速切換，為負載提供穩(wěn)定的電源。大家在這些應(yīng)用場景中，是否使用過類似的 SiC MOSFET 呢？

最大額定值

該 MOSFET 的最大額定值在不同條件下有明確規(guī)定。例如，漏源電壓 $V{DSS}$ 最大為 650V，柵源電壓 $V{GS}$ 為 - 8V 至 + 22V，推薦的柵源電壓 $V_{GSop}$ 在 $T_c < 175℃$ 時為 - 5V 至 + 18V。在連續(xù)漏極電流方面，當 $T_c = 25℃$ 時，穩(wěn)態(tài)連續(xù)漏極電流 $I_D$ 為 38A；當 $T_c = 100℃$ 時，$I_D$ 為 26A。功率耗散方面，當 $T_c = 25℃$ 時，$P_D$ 為 148W；當 $T_c = 100℃$ 時，$P_D$ 為 74W。這些額定值為工程師在設(shè)計電路時提供了重要的參考依據(jù)，大家在設(shè)計時是否會嚴格按照這些額定值來選擇器件呢？

熱阻特性

熱阻是衡量器件散熱性能的重要指標。該 MOSFET 的結(jié)到殼熱阻（穩(wěn)態(tài)）$R{θJc}$ 最大為 1.01℃/W，結(jié)到環(huán)境熱阻（穩(wěn)態(tài)）$R{θJA}$ 最大為 40℃/W。了解這些熱阻特性有助于工程師合理設(shè)計散熱系統(tǒng)，確保器件在正常工作溫度范圍內(nèi)運行。在實際散熱設(shè)計中，大家通常會采用哪些方法來降低器件的溫度呢？

電氣特性

關(guān)斷特性

在關(guān)斷狀態(tài)下，漏源擊穿電壓 $V{(BR)DSS}$ 在 $V{GS} = 0V$、$I_D = 1mA$ 時為 650V，其溫度系數(shù)為 - 0.15V/℃（$ID = 20mA$，參考溫度為 25℃）。零柵壓漏電流 $I{DSS}$ 在 $V{GS} = 0V$、$V{DS} = 650V$、$T_J = 25℃$ 時為 10μA，在 $TJ = 175℃$ 時為 1mA。柵源泄漏電流 $I{GSS}$ 在 $V{GS} = + 18V$ 或 - 5V、$V{DS} = 0V$ 時為 250nA。

導(dǎo)通特性

柵極閾值電壓 $V{GS(TH)}$ 在 $V{CS} = V{PS}$、$I = 5mA$ 時，最小值為 1.8V，典型值為 2.8V，最大值為 4.3V。推薦的柵源電壓 $V{GOP}$ 為 - 5V 至 + 18V。導(dǎo)通電阻 $R{DS(on)}$ 在不同條件下有不同的值，如在 $V{GS} = 15V$、$I_D = 15A$、$TJ = 25℃$ 時，典型值為 75mΩ；在 $V{GS} = 18V$、$I_D = 15A$、$TJ = 25℃$ 時，典型值為 57mΩ，最大值為 85mΩ；在 $V{GS} = 18V$、$I_D = 15A$、$TJ = 175℃$ 時，典型值為 68mΩ。正向跨導(dǎo) $g{FS}$ 在 $V_{DS} = 10V$、$I_D = 15A$ 時，典型值為 9S。

電荷、電容和柵極電阻特性

輸入電容 $C{iss}$ 在 $V{GS} = 0V$、$f = 1MHz$、$V{OS} = 325V$ 時為 1196pF，輸出電容 $C{oss}$ 為 107pF，反向傳輸電容 $C{RSS}$ 為 9pF?？倴艠O電荷 $Q{G(TOT)}$ 在 $VS = - 5V$ 至 18V、$V{PS} = 520V$、$ID = 15A$ 時為 61nC，柵源電荷 $Q{GS}$ 為 19nC，柵漏電荷 $Q_{GD}$ 為 18nC。柵極電阻 $R_G$ 在 $f = 1MHz$ 時為 5.8Ω。

開關(guān)特性

開通延遲時間 $t_{d(ON)}$ 為 10ns，上升時間 $tr$ 為 12ns，關(guān)斷延遲時間 $t{d(OFF)}$ 為 20ns，下降時間 $tf$ 為 7ns。開通開關(guān)損耗 $E{ON}$ 為 38μJ，關(guān)斷開關(guān)損耗 $E{OFF}$ 為 16μJ，總開關(guān)損耗 $E{tot}$ 為 54μJ。

漏源二極管特性

連續(xù)漏源二極管正向電流 $I{SD}$ 在 $V{GS} = - 5V$、$TJ = 25℃$ 時為 38A，脈沖漏源二極管正向電流 $I{SDM}$ 為 120A。正向二極管電壓 $V{SD}$ 在 $V{GS} = - 5V$、$I_{SD} = 15A$、$TJ = 25℃$ 時為 4.4V。反向恢復(fù)時間 $t{RR}$ 為 18ns，反向恢復(fù)電荷 $Q{RR}$ 為 85nC，反向恢復(fù)能量 $E{REC}$ 為 10.6mJ，峰值反向恢復(fù)電流 $I_{RRM}$ 為 10A，充電時間 $t_a$ 為 10ns，放電時間 $t_b$ 為 8ns。

典型特性曲線

文檔中還給出了一系列典型特性曲線，如導(dǎo)通區(qū)域特性、歸一化導(dǎo)通電阻與漏極電流和柵極電壓的關(guān)系、導(dǎo)通電阻隨溫度的變化、導(dǎo)通電阻與柵源電壓的關(guān)系、傳輸特性、二極管正向電壓與電流的關(guān)系、柵源電壓與總電荷的關(guān)系、電容與漏源電壓的關(guān)系、非鉗位電感開關(guān)能力、最大連續(xù)漏極電流與殼溫的關(guān)系、安全工作區(qū)、單脈沖最大功率耗散以及結(jié)到殼熱響應(yīng)等。這些曲線能夠幫助工程師更直觀地了解該 MOSFET 在不同條件下的性能表現(xiàn)，從而更好地進行電路設(shè)計和優(yōu)化。大家在實際設(shè)計中，是否經(jīng)常參考這些特性曲線來調(diào)整電路參數(shù)呢？

機械尺寸

該 MOSFET 采用 TO - 247 - 3LD 封裝，文檔詳細給出了其機械尺寸和封裝圖。這些尺寸信息對于 PCB 布局和散熱設(shè)計非常重要，工程師需要根據(jù)這些尺寸來合理安排器件在電路板上的位置和散熱結(jié)構(gòu)。在 PCB 設(shè)計中，大家是否遇到過因器件封裝尺寸問題導(dǎo)致的布局困難呢？

總的來說，onsemi 的 NTHL075N065SC1 SiC MOSFET 具有低導(dǎo)通電阻、低電荷和電容、高可靠性等諸多優(yōu)點，適用于多種功率應(yīng)用場景。電子工程師在設(shè)計相關(guān)電路時，可以充分利用其特性，提高系統(tǒng)的性能和效率。但在實際應(yīng)用中，還需要根據(jù)具體的設(shè)計要求和工作條件，合理選擇和使用該器件，并注意其最大額定值、熱阻特性等參數(shù)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。大家在使用 SiC MOSFET 時，還遇到過哪些問題和挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。