onsemi FGY140T120SWD IGBT：高性能功率器件解析

在功率电子领域，IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是至关重要的功率开关器件，广泛应用于太阳能、UPS（不间断电源）和ESS（储能系统）等领域。今天我们要详细探讨的是 onsemi 公司推出的 FGY140T120SWD IGBT，它采用了新型场截止第 7 代 IGBT 技术和 Gen7 二极管，封装为 TO - 247 3 - 引脚，在各类应用中展现出卓越性能。

文件下载：onsemi FGY140T120SWD 1200V 140A快速分立式IGBT.pdf

产品概述

FGY140T120SWD 专为高效运行而设计，能够在多种应用场景中实现低开关损耗和导通损耗。其最大结温 $T_{J}$ 可达 $175^{\circ}C$，具有正温度系数，便于并联操作，同时具备高电流能力、平滑且优化的开关特性以及低开关损耗，并且符合 RoHS 标准。

产品特性与优势

特性亮点

1. 高结温能力：最大结温 $T_{J}=175^{\circ}C$，这使得器件能够在高温环境下稳定工作，拓宽了其应用范围。
2. 正温度系数：正温度系数特性使得多个器件并联时易于实现均流，提高了系统的可靠性和稳定性。
3. 高电流能力：在不同的壳温条件下，都能提供较高的电流承载能力。例如，在 $Tc = 25^{\circ}C$ 时，集电极电流 $I{c}$ 可达 280A；在 $Tc = 100^{\circ}C$ 时，$I{c}$ 为 140A。
4. 低开关损耗：平滑且优化的开关特性，有效降低了开关损耗，提高了系统的效率。

优势分析

从应用角度来看，这些特性为太阳能系统、UPS 和 ESS 等应用带来了显著的优势。在太阳能系统中，低开关损耗和高电流能力有助于提高光伏逆变器的转换效率，从而增加太阳能发电的收益；在 UPS 中，高结温能力和稳定性能够保证在关键时刻为负载提供可靠的电力支持；在 ESS 中，低损耗特性可以减少能量在存储和释放过程中的损失，提高储能系统的整体效率。

关键参数解读

最大额定值

参数	符号	值	单位
集电极 - 发射极电压	$V_{CES}$	1200	V
栅极 - 发射极电压	$V_{GES}$	+20	V
瞬态栅极 - 发射极电压		±30	V
集电极电流（$Tc = 25^{\circ}C$）	$I_{c}$	280	A
集电极电流（$Tc = 100^{\circ}C$）	$I_{c}$	140	A
功率耗散（$Tc = 25^{\circ}C$）	$P_{D}$	1153	W
功率耗散（$Tc = 100^{\circ}C$）	$P_{D}$	576	W
脉冲集电极电流（$Tc = 25^{\circ}C$，$tp = 10\ \mu s$）	$I_{CM}$	560	A
二极管正向电流（$Tc = 25^{\circ}C$）	$I_{F}$	280	A
二极管正向电流（$Tc = 100^{\circ}C$）	$I_{F}$	140	A
脉冲二极管正向电流（$Tc = 25^{\circ}C$，$tp = 10\ \mu s$）	$I_{FM}$	560	A
工作结温和存储温度范围	$T{J}$，$T{stg}$	-55 至 175	$^{\circ}C$
焊接用引脚温度	$T_{L}$	260	$^{\circ}C$

需要注意的是，超过最大额定值可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。

电气特性

1. 关断特性：集电极 - 发射极击穿电压 $B{VCES}$ 在 $V{GE} = 0\ V$，$I{C} = 5\ mA$ 时为 1200V，击穿电压温度系数为 1226 mV/°C，集电极 - 发射极截止电流 $I{CES}$ 和栅极 - 发射极泄漏电流 $I_{GES}$ 也有明确的参数范围。
2. 导通特性：栅极 - 发射极阈值电压 $V{GE(th)}$ 在特定条件下为 5.60 - 7.40V，集电极 - 发射极饱和电压 $V{CE(sat)}$ 在不同的结温和电流条件下有不同的值，如在 $V{GE} = 15\ V$，$I{c} = 140\ A$，$T_{J} = 25^{\circ}C$ 时为 1.35 - 2.0V。
3. 动态特性：包括输入电容 $C{ies}$、输出电容 $C{oes}$、反向传输电容 $C{res}$、总栅极电荷 $Q{g}$ 等参数，这些参数对于理解器件的开关性能和驱动要求至关重要。
4. 开关特性：详细给出了不同结温、集电极电流和栅极电阻条件下的开关时间和开关损耗，如在 $T{J} = 25^{\circ}C$，$I{c} = 140\ A$，$R{G} = 4.7\ \Omega$ 时，开通延迟时间 $t{d(on)}$ 为 59.2 ns，关断延迟时间 $t{d(off)}$ 为 227.2 ns，总开关损耗 $E{ts}$ 为 17.6 mJ。

二极管特性

二极管的正向电压 $V{F}$ 在不同的结温和电流条件下也有相应的参数，同时还给出了二极管在感性负载下的开关特性，如反向恢复时间 $t{rr}$、反向恢复电荷 $Q{rr}$、反向恢复能量 $E{REC}$ 和峰值反向恢复电流 $I_{RRM}$ 等。

典型特性曲线分析

文档中提供了一系列典型特性曲线，包括输出特性、传输特性、饱和特性、电容特性、栅极电荷特性、开关时间与栅极电阻和集电极电流的关系等。这些曲线可以帮助工程师更直观地了解器件在不同工作条件下的性能表现，从而进行合理的电路设计和参数优化。例如，通过观察开关时间与栅极电阻的关系曲线，可以选择合适的栅极电阻来优化开关速度和损耗。

机械封装与订购信息

机械封装

器件采用 TO - 247 - 3LD 封装，文档详细给出了封装的尺寸信息，包括各个尺寸的最小值、标称值和最大值，以及相关的注意事项。这对于 PCB 设计和散热设计非常重要，工程师需要根据这些尺寸信息来确保器件的正确安装和散热效果。

订购信息

FGY140T120SWD 采用无铅的 TO - 247 - 3LD 封装，每管 30 个单位。

总结与应用建议

FGY140T120SWD IGBT 凭借其先进的技术和优异的性能，在太阳能、UPS 和 ESS 等领域具有广阔的应用前景。在设计过程中，工程师需要充分考虑器件的最大额定值、电气特性和热特性，合理选择工作条件和外围电路参数，以确保器件的可靠性和系统的性能。同时，要注意参考典型特性曲线，进行必要的仿真和实验验证，以优化设计方案。大家在实际应用中是否遇到过类似 IGBT 器件的选型和设计难题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。