1200V-23mΩ SiC FET（UF4SC120023B7S）：高性能功率开关的新选择

在电子工程师的日常工作中，选择合适的功率开关器件至关重要。今天，我们要深入探讨一款名为UF4SC120023B7S的1200V、23mΩ G4 SiC FET，看看它能为我们的设计带来哪些惊喜。

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器件概述

UF4SC120023B7S采用独特的“共源共栅”电路配置，将常开型SiC JFET与Si MOSFET共同封装，形成了常闭型SiC FET器件。这种设计使得该器件具有标准的栅极驱动特性，能够使用现成的栅极驱动器，在替换Si IGBT、Si超结器件或SiC MOSFET时，所需的重新设计工作极少。它采用节省空间的D2PAK - 7L封装，支持自动化组装，同时具有超低的栅极电荷和出色的反向恢复特性，非常适合用于开关电感负载以及任何需要标准栅极驱动的应用。

示意图

特性亮点

静电保护

该器件具备静电保护功能，达到HBM 2级和CDM C3级标准，能有效抵御静电干扰，提高器件的可靠性和稳定性。

封装优势

D2PAK - 7L封装有助于实现更快的开关速度和干净的栅极波形，为电路设计提供了更好的性能保障。

低导通电阻

典型导通电阻$R_{DS(on)}$为23mΩ，能够有效降低导通损耗，提高电路效率。

宽温度范围

最大工作温度可达175°C，可在较宽的温度环境下稳定工作，适应各种复杂的应用场景。

出色的反向恢复特性

反向恢复电荷$Q{rr}=243 nC$，低体二极管正向电压$V{FSD}=1.2V$，能有效减少反向恢复过程中的能量损耗和开关应力。

低电容特性

具有较低的本征电容，有助于降低开关损耗和提高开关速度。

合适的阈值电压

阈值电压$V_{G(th)}$典型值为4.8V，允许0 - 15V的驱动电压，方便与各种驱动电路配合使用。

低栅极电荷

总栅极电荷$Q_{G}=37.8 nC$，可降低栅极驱动功率，提高驱动效率。

关键参数

最大额定值

参数	符号	测试条件	值	单位
漏源电压	$V_{DS}$		1200	V
栅源电压	$V_{GS}$	DC	-20 to +20	V
连续漏极电流	$I_{D}$	$T_{c}=25°C$	72	A
		$T_{c}=100°C$	51	A
脉冲漏极电流	$I_{DM}$	$T_{c}=25°C$	204	A
单脉冲雪崩能量	$E_{AS}$	$L = 15mH, \Delta I_{D}=4.1A$	126	mJ
SiC FET $dv/dt$ 鲁棒性	$dv/dt$	$V_{DS} \leq 800V$	150	V/ns
功率耗散	$P_{tot}$	$T_{c}=25°C$	385	W
最大结温	$T_{J,max}$		175	°C
工作和储存温度	$T{J}, T{STG}$		-55 to 175	°C
回流焊接温度	$T_{solder}$	回流MSL 1	245	°C

电气特性

• 静态特性：在不同温度和测试条件下，该器件的漏源击穿电压、漏极泄漏电流、栅极泄漏电流、导通电阻和栅极阈值电压等参数表现稳定。例如，在$V{GS}=12V$，$I{D}=40A$，$T_{J}=25°C$时，导通电阻典型值为23mΩ。
• 反向二极管特性：二极管连续正向电流、脉冲电流、正向电压和反向恢复电荷等参数也具有良好的性能。如在$V{GS}=0V$，$I{S}=20A$，$T_{J}=25°C$时，正向电压典型值为1.2V。
• 动态特性：输入电容、输出电容、反向传输电容等电容参数以及总栅极电荷、栅极 - 漏极电荷、栅极 - 源极电荷等电荷参数，都对器件的开关性能有着重要影响。例如，总栅极电荷$Q_{G}=37.8 nC$，有助于实现快速开关。

典型应用

该器件适用于多种应用场景，包括感应加热、光伏逆变器、功率因数校正模块、电动汽车充电和开关模式电源等。在这些应用中，UF4SC120023B7S的高性能特性能够充分发挥作用，提高系统的效率和可靠性。

设计建议

PCB布局

由于该器件具有较高的$dv/dt$和$di/dt$速率，建议进行合理的PCB布局设计，以尽量减少电路寄生参数的影响。

外部栅极电阻

当FET工作在二极管模式时，建议使用外部栅极电阻，以实现最佳的反向恢复性能。较小的$R{(G)}$能够更好地控制关断时的$V{(DS)}$峰值和振铃持续时间，同时提供更好的EMI抑制效果和更高的效率。

缓冲电路

使用具有较小$R{(G)}$的缓冲电路，相比使用高$R{(G)}$，能够在提高效率的同时提供更好的EMI抑制。并且，使用缓冲电路时的总开关损耗小于使用高$R{(G)}$，能够在中等到满载范围内显著降低$E{(OFF)}$，仅使$E_{(ON)}$有少量增加，从而提高系统效率。

总结

UF4SC120023B7S作为一款高性能的SiC FET器件，凭借其独特的设计、出色的特性和广泛的应用场景，为电子工程师在功率开关设计方面提供了一个优秀的选择。在实际应用中，我们需要根据具体的设计需求，合理利用其特性，并遵循相应的设计建议，以充分发挥该器件的优势，实现高效、稳定的电路设计。大家在使用过程中遇到过哪些问题或者有什么独特的经验，欢迎在评论区分享交流。