探索 onsemi NVHL075N065SC1 SiC MOSFET：高性能与可靠性的完美结合

作为一名电子工程师，在日常的设计工作中，我们总是在寻找那些能够提升产品性能、增强可靠性的优质元器件。今天，我想和大家分享一款来自 onsemi 的单通道 N 沟道 SiC（碳化硅）功率 MOSFET——NVHL075N065SC1，它在多个方面展现出了卓越的特性，非常适合应用于汽车相关领域。

文件下载：onsemi NVHL075N065SC1碳化硅 (SiC) MOSFET.pdf

关键参数与特性亮点

基本参数

NVHL075N065SC1 的耐压为 650V，最大连续漏极电流（$I_D$）在 $T_c = 25^{\circ}C$ 时可达 38A，$Tc = 100^{\circ}C$ 时为 26A，脉冲漏极电流（$I{DM}$）更是高达 120A。其导通电阻（$R{DS(on)}$）表现出色，在 $V{GS}=18V$ 时典型值为 57mΩ，$V_{GS}=15V$ 时典型值为 75mΩ。

特性优势

• 低栅极电荷：超低的栅极总电荷（$Q_{G(tot)} = 61nC$），这意味着在开关过程中，驱动该 MOSFET 所需的能量更少，能够有效降低驱动损耗，提高开关速度。
• 低输出电容：输出电容（$C_{oss}=107pF$）较低，有助于减少开关过程中的能量损耗，提高效率，同时也能降低开关噪声。
• 雪崩测试与认证：经过 100% 雪崩测试，保证了在极端情况下的可靠性。并且该器件通过了 AEC - Q101 认证，具备 PPAP 能力，符合汽车级应用的严格要求。
• 环保特性：该器件无铅且符合 RoHS 标准，满足环保要求。

最大额定值与热阻特性

最大额定值

在使用该 MOSFET 时，我们需要特别关注其最大额定值，以确保器件的安全可靠运行。例如，漏源电压（$V{DSS}$）最大为 650V，栅源电压（$V{GS}$）范围为 -8V 至 +22V，推荐的栅源工作电压（$V_{GSop}$）在 $T_c < 175^{\circ}C$ 时为 -5V 至 +18V。

热阻特性

热阻是衡量器件散热性能的重要指标。该 MOSFET 的结到壳稳态热阻（$R{θJC}$）最大为 1.01°C/W，结到环境稳态热阻（$R{θJA}$）为 40°C/W。不过需要注意的是，整个应用环境会影响热阻数值，这些数值并非恒定不变，仅在特定条件下有效。

电气特性详解

关断特性

• 漏源击穿电压：$V{(BR)DSS}$ 在 $V{GS} = 0V$，$I_D = 1mA$ 时为 650V，并且其温度系数为 -0.15V/°C（$I_D = 20mA$，参考 25°C）。
• 零栅压漏极电流：$I{DSS}$ 在 $V{GS} = 0V$，$V_{DS} = 650V$，$T_J = 25^{\circ}C$ 时为 10μA，$T_J = 175^{\circ}C$ 时最大为 1mA。
• 栅源漏电流：$I{GSS}$ 在 $V{GS} = +18/ - 5V$，$V_{DS} = 0V$ 时为 250nA。

导通特性

• 栅极阈值电压：$V_{GS(TH)}$ 在 $VS = V{GS}$，$I_D = 5mA$ 时，最小值为 1.8V，典型值为 2.8V，最大值为 4.3V。
• 推荐栅极电压：$V_{GOP}$ 范围为 -5V 至 +18V。
• 漏源导通电阻：$R{DS(on)}$ 会随着 $V{GS}$ 和温度的变化而变化。在不同条件下，其数值有所不同，例如在 $V_{GS}=15V$，$I_D = 15A$，$TJ = 25^{\circ}C$ 时典型值为 75mΩ；$V{GS}=18V$，$I_D = 15A$，$T_J = 25^{\circ}C$ 时典型值为 57mΩ，$T_J = 175^{\circ}C$ 时为 68mΩ。
• 正向跨导：$g{fs}$ 在 $V{DS}=10V$，$I_D = 15A$ 时典型值为 9S。

电荷、电容与栅极电阻特性

• 输入电容：$C{iss}$ 在 $V{GS}=0V$，$f = 1MHz$，$V_{DS} = 325V$ 时为 1196pF。
• 输出电容：$C_{oss}=107pF$。
• 反向传输电容：$C_{rss}=9pF$。
• 总栅极电荷：$Q{G(tot)}$ 在 $V{GS}=-5/18V$，$V_{DS} = 520V$，$I_D = 15A$ 时为 61nC。
• 栅源电荷：$Q_{GS}=19nC$。
• 栅漏电荷：$Q_{GD}=18nC$。
• 栅极电阻：$R_G$ 在 $f = 1MHz$ 时为 5.8Ω。

开关特性

该 MOSFET 的开关特性也十分出色，包括较短的开启延迟时间（$t_{d(ON)} = 10ns$）、上升时间（$tr = 26ns$）、关断延迟时间（$t{d(OFF)} = 22ns$）和下降时间（$tf = 8ns$）。开启开关损耗（$E{ON}$）为 113mJ，关断开关损耗（$E{OFF}$）为 16mJ，总开关损耗（$E{tot}$）为 129mJ。

漏源二极管特性

• 连续漏源二极管正向电流：$I{SD}$ 在 $V{GS}=-5V$，$T_J = 25^{\circ}C$ 时最大为 34A。
• 脉冲漏源二极管正向电流：$I_{SDM}$ 最大为 120A。
• 正向二极管电压：$V{SD}$ 在 $V{GS}=-5V$，$I_{SD}=15A$，$T_J = 25^{\circ}C$ 时为 4.4V。
• 反向恢复特性：反向恢复时间（$t{RR}$）为 16ns，反向恢复电荷（$Q{RR}$）为 68nC，反向恢复能量（$E{REC}$）为 11μJ，峰值反向恢复电流（$I{RRM}$）为 8.7A，充电时间（$T_a$）为 8.4ns，放电时间（$T_b$）为 7.4ns。

典型应用与注意事项

典型应用

NVHL075N065SC1 非常适合应用于汽车车载充电器以及电动汽车/混合动力汽车的 DC/DC 转换器等领域。其高性能和可靠性能够满足这些应用对功率器件的严格要求。

注意事项

在使用过程中，需要注意不要超过器件的最大额定值，否则可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。同时，要考虑整个应用环境对热阻的影响，合理设计散热方案，以确保器件在合适的温度范围内工作。

封装与订购信息

该器件采用 TO247 - 3L 封装，每管装 30 个。在设计 PCB 时，需要根据其封装尺寸进行合理布局，以保证良好的电气连接和散热性能。

总体而言，onsemi 的 NVHL075N065SC1 SiC MOSFET 凭借其出色的参数特性和可靠性，为电子工程师在汽车相关电源设计等领域提供了一个优秀的选择。大家在实际设计中是否有使用过类似的 SiC MOSFET 呢？在使用过程中又遇到过哪些问题和挑战呢？欢迎在评论区分享交流。