onsemi碳化硅MOSFET NVH4L020N090SC1：高性能與可靠性并存

在電力電子領(lǐng)域，碳化硅（SiC）MOSFET以其卓越的性能逐漸成為眾多應(yīng)用的首選器件。今天我們要探討的是安森美（onsemi）的一款碳化硅MOSFET——NVH4L020N090SC1，它在汽車等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

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一、產(chǎn)品特性

低導(dǎo)通電阻

該器件在不同柵源電壓下呈現(xiàn)出極低的導(dǎo)通電阻。典型情況下，當(dāng) (V{GS}=15V) 時(shí)，(R{DS(on)} = 20mOmega)；當(dāng) (V{GS}=18V) 時(shí)，(R{DS(on)} = 16mOmega)。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，能夠提高系統(tǒng)的效率。這對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的設(shè)備來(lái)說(shuō)，能夠顯著降低能耗，提高能源利用率。

低門極電荷和輸出電容

具有超低的門極電荷，典型值 (Q{G(tot)} = 196nC)，以及低有效的輸出電容，典型值 (C{oss}=296pF)。低門極電荷使得器件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中所需的驅(qū)動(dòng)能量減少，從而降低了驅(qū)動(dòng)電路的功耗。低輸出電容則有助于減少開(kāi)關(guān)損耗，提高開(kāi)關(guān)速度，使器件能夠在高頻環(huán)境下穩(wěn)定工作。

可靠性高

經(jīng)過(guò)100%的UIL測(cè)試，確保了器件在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性。同時(shí)，該器件通過(guò)了AEC - Q101認(rèn)證并具備PPAP能力，符合汽車級(jí)應(yīng)用的嚴(yán)格要求。此外，它是無(wú)鹵化物的，并且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)（豁免7a），第二級(jí)互連為無(wú)鉛（Pb - Free 2LI），滿足環(huán)保要求。

二、典型應(yīng)用

汽車牽引逆變器

在汽車牽引逆變器中，NVH4L020N090SC1能夠高效地將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。其低導(dǎo)通電阻和快速開(kāi)關(guān)特性有助于提高逆變器的效率和功率密度，從而提升電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和性能。

汽車車載充電器

對(duì)于汽車車載充電器，該器件可以實(shí)現(xiàn)高效的電能轉(zhuǎn)換，減少充電時(shí)間。低損耗的特性使得充電器在工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量更少，提高了充電器的可靠性和使用壽命。

電動(dòng)汽車/混合動(dòng)力汽車的DC - DC轉(zhuǎn)換器

在DC - DC轉(zhuǎn)換器中，NVH4L020N090SC1能夠穩(wěn)定地將高壓直流電轉(zhuǎn)換為適合車載電子設(shè)備使用的低壓直流電。其高性能的開(kāi)關(guān)特性和低功耗有助于提高轉(zhuǎn)換器的效率和穩(wěn)定性。

三、電氣特性

最大額定值

在 (T{J}=25^{circ}C) 時(shí)，給出了一系列最大額定值，如源電流（體二極管）(I{S}=106A) 等。需要注意的是，超過(guò)最大額定值可能會(huì)損壞器件，影響其功能和可靠性。而且，整個(gè)應(yīng)用環(huán)境會(huì)影響熱阻值，熱阻并非恒定值，僅在特定條件下有效。

熱特性

熱阻是衡量器件散熱能力的重要指標(biāo)。該器件的熱阻參數(shù)為：結(jié)到殼的熱阻 (R{θJC}=0.31^{circ}C/W)，結(jié)到環(huán)境的熱阻 (R{θJA}=40^{circ}C/W)。了解這些熱阻參數(shù)有助于工程師在設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)時(shí)做出合理的決策，確保器件在安全的溫度范圍內(nèi)工作。

電氣參數(shù)

• 關(guān)斷特性：漏源擊穿電壓 (V{(BR)DSS}) 在 (V{GS}=0V)，(I{D}=1mA) 時(shí)為900V，其溫度系數(shù) (V{(BR)DSS/TJ}) 為 (500mV/^{circ}C)。零柵壓漏電流 (I{DSS}) 在不同溫度下有不同的值，(T{J}=25^{circ}C) 時(shí)為100μA，(T{J}=175^{circ}C) 時(shí)為250μA。柵源泄漏電流 (I{GSS}) 在 (V{GS}= + 22/ - 8V)，(V{DS}=0V) 時(shí)為 ±1μA。
• 導(dǎo)通特性：當(dāng) (V{GS}=V{DS})，(I{D}=20mA) 時(shí)，電壓為28V；當(dāng) (V{GS}=18V)，(I{D}=60A)，(T{J}=25^{circ}C) 時(shí)，導(dǎo)通電阻等參數(shù)也有相應(yīng)規(guī)定。
• 電荷、電容和柵極電阻：輸入電容、閾值柵極電荷、柵極電阻等參數(shù)也都有明確的數(shù)值，如閾值柵極電荷為42nC，柵極電阻 (R_{G}=1.6Omega)。
• 開(kāi)關(guān)特性：包括開(kāi)通延遲時(shí)間 (t{d(ON)} = 29ns)，上升時(shí)間 (t{r}=28ns)，關(guān)斷延遲時(shí)間、下降時(shí)間等也都有相應(yīng)的數(shù)值。開(kāi)通開(kāi)關(guān)損耗和總開(kāi)關(guān)損耗也在數(shù)據(jù)表中給出。
• 漏源二極管特性：連續(xù)漏源二極管正向電流 (I{SD}) 為106A，脈沖漏源二極管正向電流 (I{SDM}) 為504A，正向二極管電壓 (V_{SD}) 在特定條件下為3.8V。此外，還給出了反向恢復(fù)時(shí)間、反向恢復(fù)電荷、反向恢復(fù)能量、峰值反向恢復(fù)電流等參數(shù)。

四、典型特性曲線

文檔中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)通電阻隨溫度和電壓的變化、轉(zhuǎn)移特性、二極管正向電壓與電流的關(guān)系等。這些曲線有助于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。

五、封裝和訂購(gòu)信息

封裝

采用TO - 247 - 4L封裝（CASE 340CJ），文檔詳細(xì)給出了該封裝的機(jī)械尺寸，包括各個(gè)維度的最小值、標(biāo)稱值和最大值。在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)，工程師需要根據(jù)這些尺寸合理布局器件，確保器件能夠正確安裝和散熱。

訂購(gòu)信息

該器件的型號(hào)為NVH4L020N090SC1，頂部標(biāo)記為H4L020090SC1，采用管裝方式，每管30個(gè)單位。詳細(xì)的訂購(gòu)和運(yùn)輸信息可在數(shù)據(jù)表的第6頁(yè)查看。

六、總結(jié)與思考

onsemi的NVH4L020N090SC1碳化硅MOSFET以其低導(dǎo)通電阻、低門極電荷和輸出電容、高可靠性等特性，在汽車等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。工程師在使用該器件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮其電氣特性、熱特性等參數(shù)，合理設(shè)計(jì)電路和散熱系統(tǒng)，以確保器件能夠發(fā)揮最佳性能。同時(shí)，我們也可以思考如何進(jìn)一步優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮碳化硅MOSFET的優(yōu)勢(shì)，提高整個(gè)系統(tǒng)的效率和可靠性。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似器件的使用問(wèn)題？你是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。