深入解析onsemi FGY75T120SWD IGBT：高效性能与广泛应用的完美结合

在电子工程师的日常设计工作中，选择合适的功率器件对于实现高效、可靠的电路至关重要。今天，我们将深入探讨 onsemi 推出的 FGY75T120SWD IGBT（绝缘栅双极晶体管），这款器件凭借其卓越的性能和广泛的应用场景，在功率电子领域备受关注。

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器件概述

FGY75T120SWD 采用了新颖的场截止第 7 代 IGBT 技术和 Gen7 二极管，并封装在 TO247 - 3 引脚封装中。这种设计使得该器件在各种应用中都能提供最佳性能，尤其适用于太阳能、UPS（不间断电源）和 ESS（储能系统）等需要高效运行的场景，能够有效降低开关和传导损耗。

典型应用

输出特性

关键特性

高温度耐受性

其最大结温 $T_{J}$ 可达 $175^{\circ}C$，这意味着它能够在高温环境下稳定工作，大大提高了器件的可靠性和使用寿命。在实际应用中，高温环境往往是影响器件性能和稳定性的重要因素，而 FGY75T120SWD 的高温度耐受性为工程师们提供了更广阔的设计空间。

易于并联操作

具有正温度系数，这一特性使得多个器件可以轻松并联，实现更高的电流能力。在需要大电流输出的应用中，并联操作是一种常见的解决方案，但并非所有器件都能满足并联的要求。正温度系数确保了在并联时各个器件的电流分配更加均匀，避免了因电流不均衡而导致的器件损坏。

低开关损耗

低开关损耗是 FGY75T120SWD 的一大亮点。在高频开关应用中，开关损耗会显著影响系统的效率和发热情况。低开关损耗意味着更少的能量浪费和更低的发热，从而提高了整个系统的效率和可靠性。此外，该器件还符合 RoHS 标准，满足环保要求。

最大额定值

在使用任何器件时，了解其最大额定值是确保安全和可靠运行的关键。以下是 FGY75T120SWD 的一些重要最大额定值参数：	参数	符号	值	单位
集电极 - 发射极电压	VCES	1200	V
栅极 - 发射极电压	VGES	±20	V
瞬态栅极 - 发射极电压	-	±30	V
集电极电流（$T_{C} = 25^{\circ}C$）	IC	150	A
集电极电流（$T_{C} = 100^{\circ}C$）	-	75	A
功率耗散（$T_{C} = 25^{\circ}C$）	PD	714	W
功率耗散（$T_{C} = 100^{\circ}C$）	-	357	W
脉冲集电极电流	ICM	300	A
二极管正向电流（$T_{C} = 25^{\circ}C$）	IF	150	A
二极管正向电流（$T_{C} = 100^{\circ}C$）	-	75	A
脉冲二极管最大正向电流	IFM	300	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，超过最大额定值表中列出的应力可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。

热特性

热特性对于功率器件的性能和寿命至关重要。FGY75T120SWD 的热特性参数如下：	参数	符号	值	单位
IGBT 结到壳的热阻	$R_{θJC}$	0.21	$^{\circ}C$/W
二极管结到壳的热阻	-	0.35	$^{\circ}C$/W
结到环境的热阻	$R_{θJA}$	40	$^{\circ}C$/W

这些热阻参数反映了器件散热的能力，工程师在设计散热系统时需要根据这些参数来选择合适的散热方式和散热器件，以确保器件在工作过程中能够保持在安全的温度范围内。

电气特性

IGBT 电气特性

关断特性

• 集电极 - 发射极截止电流（$I{CES}$）：在 $V{GE} = 0V$，$V{CE} = V{CES} - 40V$ 时，有一定的截止电流值。
• 栅极 - 发射极泄漏电流（$I{GES}$）：在 $V{GE} = 20V$，$V_{CE} = 0V$ 时，泄漏电流最大为 ±400nA。
• 集电极 - 发射极击穿电压（$B{VCES}$）：在 $V{GE} = 0V$，$I_{C} = 5mA$ 时，击穿电压为 1200V，且具有一定的温度系数。

导通特性

• 栅极 - 发射极阈值电压（$V{GE(TH)}$）：在 $V{GE} = V{CE}$，$I{C} = 75mA$ 时，典型值为 6.55V。
• 集电极 - 发射极饱和电压（$V{CE(SAT)}$）：在不同的 $V{GE}$、$I{C}$ 和 $T{J}$ 条件下有不同的值，例如在 $V{GE} = 15V$，$I{C} = 75A$，$T_{J} = 25^{\circ}C$ 时，典型值为 1.68V。

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，这些参数反映了器件在动态开关过程中的特性，对于优化开关速度和降低开关损耗具有重要意义。

开关特性

在不同的测试条件下，如不同的 $V{CE}$、$I{C}$、$R{G}$ 和 $T{J}$ 等，该器件具有不同的开关延迟时间、上升时间、下降时间和开关损耗。例如，在 $V{CE} = 600V$，$V{GE} = 15V$，$I{C} = 75A$，$R{G} = 4.7\Omega$，$T_{J} = 25^{\circ}C$ 时，导通延迟时间为 42ns，关断延迟时间为 171ns，总开关损耗为 7.32mJ。

二极管特性

二极管的正向电压（$V{F}$）在不同的 $I{F}$ 和 $T{J}$ 条件下有不同的值，例如在 $I{F} = 75A$，$T_{J} = 25^{\circ}C$ 时，典型值为 1.84V。此外，还给出了二极管在不同测试条件下的反向恢复时间、反向恢复电荷、反向恢复能量和峰值反向恢复电流等参数。

典型特性曲线

文档中提供了一系列典型特性曲线，包括输出特性、转移特性、饱和电压特性、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、开关损耗与栅极电阻和集电极电流的关系、二极管正向特性、反向恢复特性和存储电荷特性等。这些曲线直观地展示了器件在不同工作条件下的性能变化，工程师可以根据这些曲线来优化电路设计，选择合适的工作点和参数。

应用场景

FGY75T120SWD 适用于多种应用场景，如太阳能系统中的升压和逆变器、UPS 和储能系统等。在太阳能系统中，高效的开关和低传导损耗可以提高太阳能电池板的能量转换效率；在 UPS 中，能够确保在市电中断时快速切换到备用电源，为负载提供稳定的电力供应；在储能系统中，有助于实现能量的高效存储和释放。

封装与订购信息

该器件采用 TO247 - 3LD（无铅）封装，每管 30 个单位。同时，文档还提供了封装的详细尺寸和标记图，方便工程师进行 PCB 设计和器件安装。

总结

onsemi 的 FGY75T120SWD IGBT 以其卓越的性能、丰富的电气特性和广泛的应用场景，为电子工程师在设计高效、可靠的功率电路时提供了一个优秀的选择。在实际应用中，工程师需要根据具体的设计要求，结合器件的各项参数和特性，进行合理的电路设计和散热设计，以充分发挥该器件的优势。同时，在使用过程中，一定要严格遵守器件的最大额定值要求，确保器件的安全和可靠运行。你在使用类似 IGBT 器件时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。