探索 onsemi NTHL015N065SC1 SiC MOSFET 的卓越性能

在電子工程領(lǐng)域，功率半導(dǎo)體器件的性能對電路設(shè)計的效率和穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。今天，我們來深入了解 onsemi 推出的 NTHL015N065SC1 SiC MOSFET，看看它在實際應(yīng)用中能帶來哪些優(yōu)勢。

文件下載：onsemi NTHL015N065SC1 12mΩ碳化硅MOSFET.pdf

產(chǎn)品概述

NTHL015N065SC1 是一款 N溝道 MOSFET，屬于 onsemi 的 EliteSiC 系列。它具有 650V 的耐壓能力，極低的導(dǎo)通電阻，以及出色的開關(guān)性能，適用于多種功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用。

關(guān)鍵特性

低導(dǎo)通電阻

該 MOSFET 在不同的柵源電壓下表現(xiàn)出極低的導(dǎo)通電阻。典型情況下，當(dāng) $V{GS}=18V$ 時，$R{DS(on)} = 12m\Omega$；當(dāng) $V{GS}=15V$ 時，$R{DS(on)} = 15m\Omega$。低導(dǎo)通電阻意味著在導(dǎo)通狀態(tài)下，器件的功率損耗更小，能夠提高整個系統(tǒng)的效率。這對于追求高效能源轉(zhuǎn)換的應(yīng)用，如開關(guān)模式電源（SMPS）和太陽能逆變器來說，是非常重要的特性。

超低柵極電荷

其總柵極電荷 $Q_{G(tot)} = 283nC$，這使得 MOSFET 在開關(guān)過程中所需的驅(qū)動能量較少，能夠?qū)崿F(xiàn)高速開關(guān)。高速開關(guān)特性不僅可以提高系統(tǒng)的工作頻率，還能減少開關(guān)損耗，進(jìn)一步提升系統(tǒng)效率。

低電容與高速開關(guān)

輸出電容 $C_{oss}=430pF$，較低的電容值有助于降低開關(guān)過程中的寄生效應(yīng)，提高開關(guān)速度。同時，該器件經(jīng)過 100% 雪崩測試，具有良好的可靠性和穩(wěn)定性，能夠在復(fù)雜的工作環(huán)境中正常工作。

環(huán)保合規(guī)

NTHL015N065SC1 是無鹵產(chǎn)品，符合 RoHS 指令豁免條款 7a，并且在二級互連（2LI）上采用無鉛工藝，滿足環(huán)保要求。

最大額定值與熱特性

最大額定值

該 MOSFET 的最大額定值涵蓋了多個參數(shù)，如漏源電壓 $V{DSS}$ 最大為 650V，柵源電壓 $V{GS}$ 范圍為 -8V 到 +22V，推薦的柵源電壓 $V_{GSop}$ 在 $T_c<175^{\circ}C$ 時為 -5V 到 +18V。連續(xù)漏極電流 $I_D$ 在 $T_c = 25^{\circ}C$ 時最大為 163A，在 $T_c = 100^{\circ}C$ 時為 115A。這些額定值為工程師在設(shè)計電路時提供了明確的參考，確保器件在安全的工作范圍內(nèi)運行。

熱特性

熱特性對于功率器件的性能和可靠性至關(guān)重要。該 MOSFET 的結(jié)到外殼熱阻 $R{\theta Jc}$ 最大為 $0.24^{\circ}C/W$，結(jié)到環(huán)境熱阻 $R{\theta JA}$ 為 $40^{\circ}C/W$。了解這些熱阻參數(shù)，工程師可以合理設(shè)計散熱系統(tǒng)，確保器件在工作過程中不會因過熱而損壞。

電氣特性

關(guān)斷特性

漏源擊穿電壓 $V{(BR)DSS}$ 在 $V{GS} = 0V$，$ID = 1mA$ 時為 650V，其溫度系數(shù)為 -0.12V/°C。零柵壓漏極電流 $I{DSS}$ 在 $V{GS} = 0V$，$V{DS} = 650V$，$T_J = 25^{\circ}C$ 時為 10μA，在 $T_J = 175^{\circ}C$ 時為 1mA。這些特性反映了器件在關(guān)斷狀態(tài)下的性能，對于防止漏電流和確保電路的穩(wěn)定性非常重要。

導(dǎo)通特性

柵極閾值電壓 $V_{GS(TH)}$ 在 $VS = V{DS}$，$ID = 25mA$ 時，典型值為 2.63V。不同柵源電壓和溫度下的導(dǎo)通電阻也有所不同，如在 $V{GS}=18V$，$I_D = 75A$，$TJ = 25^{\circ}C$ 時，$R{DS(on)}$ 典型值為 12mΩ，在 $TJ = 175^{\circ}C$ 時為 16mΩ。正向跨導(dǎo) $g{fs}$ 在 $V_{DS}= 10V$，$I_D=75A$ 時為 44S。這些導(dǎo)通特性決定了器件在導(dǎo)通狀態(tài)下的性能，對于功率轉(zhuǎn)換效率和輸出功率有著重要影響。

電荷、電容與柵極電阻

輸入電容 $C{iss}$ 在 $V{GS}=0V$，$f = 1MHz$，$V{DS} = 325V$ 時為 4790pF，輸出電容 $C{oss}$ 為 430pF，反向傳輸電容 $C{RSS}$ 為 33pF。總柵極電荷 $Q{G(tot)}$、柵源電荷 $Q{GS}$ 和柵漏電荷 $Q{GD}$ 分別為 283nC、72nC 和 64nC，柵極電阻 $R_G$ 在 $f = 1MHz$ 時為 1.6Ω。這些參數(shù)對于理解器件的開關(guān)特性和驅(qū)動要求非常關(guān)鍵。

開關(guān)特性

開關(guān)特性包括開通延遲時間 $t_{d(ON)}$、上升時間 $tr$、關(guān)斷延遲時間 $t{d(OFF)}$ 和下降時間 $tf$ 等。在 $V{GS}=-5/18V$，$V_{DS}=400V$，$I_D=75A$，$RG=2.2Ω$ 感性負(fù)載條件下，開通延遲時間為 25ns，上升時間為 77ns，關(guān)斷延遲時間為 47ns，下降時間為 11ns。開通開關(guān)損耗 $E{ON}$ 為 1371μJ，關(guān)斷開關(guān)損耗 $E{OFF}$ 為 470μJ，總開關(guān)損耗 $E{tot}$ 為 1841μJ。這些開關(guān)特性決定了器件在高頻開關(guān)應(yīng)用中的性能和效率。

源漏二極管特性

源漏二極管的連續(xù)正向電流 $I{SD}$ 在 $V{GS}=-5V$，$TJ = 25^{\circ}C$ 時為 157A，脈沖正向電流 $I{SDM}$ 為 484A。正向二極管電壓 $V{SD}$ 在 $V{GS}=-5V$，$I_{SD}=75A$，$TJ=25^{\circ}C$ 時為 4.6V。反向恢復(fù)時間 $t{RR}$ 為 33ns，反向恢復(fù)電荷 $Q{RR}$ 為 261nC，反向恢復(fù)能量 $E{REC}$ 為 9.2mJ，峰值反向恢復(fù)電流 $I_{RRM}$ 為 16A。這些特性對于理解器件在續(xù)流和反向偏置情況下的性能非常重要。

典型特性曲線

文檔中提供了一系列典型特性曲線，如導(dǎo)通電阻與漏極電流、柵源電壓和溫度的關(guān)系曲線，轉(zhuǎn)移特性曲線，二極管正向電壓與電流的關(guān)系曲線等。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，從而優(yōu)化電路設(shè)計。例如，通過導(dǎo)通電阻與溫度的關(guān)系曲線，工程師可以預(yù)測在不同溫度環(huán)境下器件的功率損耗和效率變化。

機械封裝與尺寸

NTHL015N065SC1 采用 TO - 247 - 3LD 封裝，文檔詳細(xì)給出了封裝的尺寸信息，包括各個維度的最小值、標(biāo)稱值和最大值。同時，還提供了封裝的機械輪廓圖和標(biāo)記圖，方便工程師進(jìn)行 PCB 設(shè)計和器件安裝。

應(yīng)用建議

基于 NTHL015N065SC1 的特性，它適用于多種功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用，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。在實際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計要求，合理選擇器件的工作參數(shù)，如柵源電壓、漏極電流等，并設(shè)計合適的散熱系統(tǒng)和驅(qū)動電路，以充分發(fā)揮器件的性能優(yōu)勢。

總的來說，onsemi 的 NTHL015N065SC1 SiC MOSFET 憑借其低導(dǎo)通電阻、高速開關(guān)性能和良好的可靠性，為電子工程師在功率轉(zhuǎn)換設(shè)計中提供了一個優(yōu)秀的選擇。你在實際設(shè)計中是否使用過類似的 SiC MOSFET 呢？遇到過哪些挑戰(zhàn)和問題？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。