onsemi碳化硅MOSFET NTBG060N065SC1：性能與應(yīng)用全解析

在電子工程師的日常工作中，選擇合適的功率器件對于電路設(shè)計的成功至關(guān)重要。今天，我們就來深入探討一下安森美（onsemi）的碳化硅（SiC）MOSFET——NTBG060N065SC1，看看它在眾多應(yīng)用場景中能為我們帶來怎樣的優(yōu)勢。

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一、產(chǎn)品特性亮點

低導(dǎo)通電阻

該MOSFET在不同柵源電壓下具有出色的導(dǎo)通電阻特性。典型情況下，當(dāng)$V{GS}=18V$時，$R{DS(on)} = 44 m\Omega$；當(dāng)$V{GS}=15V$時，$R{DS(on)} = 60 m\Omega$。低導(dǎo)通電阻意味著在導(dǎo)通狀態(tài)下，器件的功率損耗更低，能夠有效提高電路的效率。這對于追求高效節(jié)能的開關(guān)電源（SMPS）、太陽能逆變器等應(yīng)用來說，是非常關(guān)鍵的特性。

低電荷與電容

其超低的柵極總電荷$Q{G(tot)} = 74 nC$和低輸出電容$C{oss} = 133 pF$，使得器件在開關(guān)過程中能夠快速響應(yīng)，減少開關(guān)損耗。這不僅有助于提高開關(guān)頻率，還能降低電路中的電磁干擾（EMI），提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

雪崩測試與高溫性能

該MOSFET經(jīng)過100%雪崩測試，能夠承受一定的雪崩能量沖擊，增強了器件在異常情況下的魯棒性。同時，其工作結(jié)溫范圍為$-55^{\circ}C$至$+175^{\circ}C$，在高溫環(huán)境下依然能夠穩(wěn)定工作，適用于各種惡劣的工業(yè)和戶外應(yīng)用場景。

環(huán)保合規(guī)

產(chǎn)品符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保要求，這對于注重綠色設(shè)計的企業(yè)來說，是一個重要的考慮因素。

二、典型應(yīng)用場景

開關(guān)電源（SMPS）

在開關(guān)電源中，NTBG060N065SC1的低導(dǎo)通電阻和低開關(guān)損耗特性能夠顯著提高電源的效率和功率密度。通過降低功率損耗，可以減少散熱需求，從而減小電源的體積和重量，降低成本。

太陽能逆變器

太陽能逆變器需要高效地將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電。該MOSFET的高溫性能和低損耗特性，使其能夠在太陽能逆變器中穩(wěn)定工作，提高能量轉(zhuǎn)換效率，增加太陽能系統(tǒng)的發(fā)電量。

不間斷電源（UPS）和儲能系統(tǒng)

在UPS和儲能系統(tǒng)中，需要快速響應(yīng)和高可靠性的功率器件。NTBG060N065SC1的低電荷和電容特性，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的開關(guān)動作，確保系統(tǒng)在市電中斷時能夠迅速切換到備用電源，為負載提供不間斷的電力供應(yīng)。

三、關(guān)鍵參數(shù)解讀

最大額定值

這些參數(shù)為我們在設(shè)計電路時提供了重要的參考依據(jù)。例如，在選擇散熱方案時，需要考慮功率耗散和熱阻等參數(shù)；在確定電路的最大工作電流時，要參考連續(xù)漏極電流和脈沖漏極電流等參數(shù)。

電氣特性

關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓$V_{(BR)DSS}$：典型值為650V，確保了器件在高壓環(huán)境下的可靠性。
• 漏源擊穿電壓溫度系數(shù)$V{(BR)DSS}/T{J}$：為$0.15 V/^{\circ}C$，表明擊穿電壓隨溫度的變化較為穩(wěn)定。
• 零柵壓漏極電流$I{DSS}$：在$T{J}=25^{\circ}C$時，最大值為$10\ \mu A$；在$T_{J}=175^{\circ}C$時，最大值為$1 mA$。
• 柵源泄漏電流$I_{GSS}$：最大值為$250 nA$，保證了柵極的穩(wěn)定性。

導(dǎo)通特性

• 柵極閾值電壓$V_{GS(TH)}$：范圍為$1.8 - 4.3 V$，確保了器件能夠在合適的柵源電壓下開啟。
• 推薦柵極電壓$V_{GOP}$：為$-5$至$+18 V$，為電路設(shè)計提供了明確的參考。
• 漏源導(dǎo)通電阻$R{DS(on)}$：在不同的柵源電壓和溫度條件下有不同的值，如$V{GS}=15V$，$I{D}=20 A$，$T{J}=25^{\circ}C$時，典型值為$60 m\Omega$；$V{GS}=18V$，$I{D}=20 A$，$T_{J}=25^{\circ}C$時，典型值為$44 m\Omega$。
• 正向跨導(dǎo)$g_{fs}$：典型值為$12 S$，反映了器件的放大能力。

電容和電荷特性

• 輸入電容$C_{iss}$：為$1473 pF$，影響了器件的輸入響應(yīng)速度。
• 輸出電容$C_{oss}$：為$133 pF$，有助于降低開關(guān)損耗。
• 反向傳輸電容$C_{rss}$：為$13 pF$，對器件的反饋特性有重要影響。
• 總柵極電荷$Q_{G(tot)}$：為$74 nC$，決定了柵極驅(qū)動的能量需求。

開關(guān)特性

• 開啟延遲時間$t_{d(ON)}$：為$11 ns$，能夠快速開啟器件。
• 上升時間$t_{r}$：為$14 ns$，確保了電流的快速上升。
• 關(guān)斷延遲時間$t_{d(OFF)}$：為$24 ns$，實現(xiàn)快速關(guān)斷。
• 下降時間$t_{f}$：為$11 ns$，保證了電流的快速下降。
• 開啟開關(guān)損耗$E{ON}$：為$45 \mu J$，關(guān)斷開關(guān)損耗$E{OFF}$：為$18 \mu J$，總開關(guān)損耗$E_{TOT}$：為$63 \mu J$，這些參數(shù)對于評估器件在開關(guān)過程中的能量損耗非常重要。

源漏二極管特性

• 連續(xù)源漏二極管正向電流$I_{SD}$：為$46 A$，能夠承受較大的正向電流。
• 脈沖源漏二極管正向電流$I_{SDM}$：為$130 A$，適用于脈沖負載。
• 正向二極管電壓$V{SD}$：在$V{GS}=-5V$，$I_{SD}=20 A$，$T =25^{\circ}C$時，為$4.3 V$。

四、熱特性分析

熱阻參數(shù)

• 結(jié)到殼熱阻$R_{\theta JC}$：典型值為$0.88^{\circ}C/W$，反映了器件內(nèi)部熱量傳遞到外殼的能力。
• 結(jié)到環(huán)境熱阻$R_{\theta JA}$：最大值為$40^{\circ}C/W$，考慮了器件在實際應(yīng)用中的散熱情況。

在設(shè)計散熱方案時，需要根據(jù)功率耗散和熱阻等參數(shù)來選擇合適的散熱片或其他散熱措施，以確保器件的結(jié)溫在安全范圍內(nèi)。

五、機械與封裝信息

封裝尺寸

這些尺寸信息對于PCB布局和機械設(shè)計非常重要，工程師需要根據(jù)封裝尺寸來合理安排器件的位置和布線。

標(biāo)記圖與訂購信息

器件的標(biāo)記圖包含了特定設(shè)備代碼、組裝位置、年份、工作周和批次追溯等信息，方便生產(chǎn)和管理。訂購信息顯示，該器件每卷800個，采用帶盤包裝。

六、總結(jié)與思考

onsemi的NTBG060N065SC1碳化硅MOSFET具有低導(dǎo)通電阻、低電荷和電容、高雪崩能力和寬溫度范圍等優(yōu)點，適用于開關(guān)電源、太陽能逆變器和UPS等多種應(yīng)用場景。在設(shè)計電路時，我們需要充分考慮其最大額定值、電氣特性、熱特性和封裝尺寸等參數(shù)，以確保電路的性能和可靠性。

作為電子工程師，我們在選擇和使用該器件時，還需要思考以下問題：如何根據(jù)實際應(yīng)用場景優(yōu)化電路設(shè)計，以充分發(fā)揮器件的性能優(yōu)勢？如何選擇合適的散熱方案，確保器件在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作？在不同的工作條件下，器件的實際性能會有哪些變化，如何進行有效的測試和驗證？這些問題都需要我們在實際工作中不斷探索和解決。

希望通過本文的介紹，能夠幫助電子工程師更好地了解和應(yīng)用onsemi的NTBG060N065SC1碳化硅MOSFET，為電路設(shè)計帶來更多的可能性。如果你在使用該器件過程中有任何經(jīng)驗或問題，歡迎在評論區(qū)分享和交流。