5.3A、1200V NPT系列N沟道IGBT：HGTD1N120BNS与HGTP1N120BN详解

一、前言

在电子工程师的日常设计中，选择合适的功率器件至关重要。今天我们要介绍的是HGTD1N120BNS和HGTP1N120BN这两款NPT系列N沟道IGBT，它们隶属MOS门控高压开关IGBT家族，结合了MOSFET和双极晶体管的优点，在高压开关应用领域表现出色。

文件下载：HGTD1N120BNS-D.pdf

二、产品信息变更说明

Fairchild Semiconductor已被ON Semiconductor整合，部分Fairchild可订购的零件编号需更改以符合ON Semiconductor的系统要求。由于ON Semiconductor产品管理系统无法处理带有下划线（）的零件命名，Fairchild零件编号中的下划线（）将改为破折号（-）。大家可查阅ON Semiconductor网站核实更新后的器件编号，最新的订购信息可在www.onsemi.com获取。若对系统整合有疑问，可发邮件至[e-mail]。

三、HGTD1N120BNS和HGTP1N120BN基本特性

3.1 设计特点

这两款IGBT采用非穿通（NPT）设计，结合了MOSFET高输入阻抗和双极晶体管低导通损耗的优点，在中高频高压开关应用中，低导通损耗优势显著。

3.2 关键参数

• 电流与电压：额定电流5.3A，耐压1200V（(T_{C}=25^{circ}C) ），具有1200V开关安全工作区（SOA）能力。
• 关断能量损耗：典型(E{OFF})在(T{J}=150^{circ}C) 时为120μJ。
• 短路额定值：具备一定的短路承受能力。
• 其他特性：低导通损耗、雪崩额定、具有温度补偿的SABER™模型和热阻SPICE模型。相关参考资料为TB334 “Guidelines for Soldering Surface Mount Components to PC Boards”。

四、封装与订购信息

4.1 封装形式

提供JEDEC TO - 220AB和JEDEC TO - 252AA两种封装，满足不同应用场景的安装需求。

4.2 订购信息

零件编号	封装	品牌
HGTD1N120BNS	TO - 252AA	1N120B
HGTP1N120BN	TO - 220AB	1N120BN

订购时需使用完整零件编号。若要TO - 252AA封装的编带包装，需添加后缀9A，如HGTD1N120BNS9A。

五、绝对最大额定值

在设计使用时，必须严格遵守器件的绝对最大额定值，否则可能导致器件永久性损坏。具体参数如下（(T_{C}=25^{circ}C) ，除非另有说明）：

• 集电极连续电流：5.3A
• 集电极脉冲电流：6A（1200V，单脉冲，(V_{GE}=15V) ，脉冲宽度受最大结温限制）
• 栅极 - 发射极连续电压：需注意其取值范围
• 功耗：60W
• 正向电压雪崩能量：300mJ（(I{CE}=7A) ，(L = 400μH) ，(V{GE}=15V) ，(T_{J}=25^{circ}C) ）
• 工作和存储结温范围： - 55℃至150℃
• 短路承受时间：在不同栅极 - 发射极电压下有不同的承受时间，如(V{GE}=15V) 、(V{GE}=13V) 时，需参考具体参数（(V{CE(PK)}=840V) ，(T{J}=125^{circ}C) ，(R_{G}=82Ω) ）

六、电气规格

在不同工作条件下，器件的电气参数会有所不同。以下是部分关键电气参数（(T_{C}=25^{circ}C) ，除非另有说明）：

6.1 击穿电压

• 集电极 - 发射极击穿电压：(BVCES)，(I{C}=250μA) ，(V{GE}=0V) 时，最小值为1200V。
• 发射极 - 集电极击穿电压：(BVECS)，(I{C}=10mA) ，(V{GE}=0V) 时为15V。

  6.2 饱和电压

  集电极 - 发射极饱和电压(V{CE(SAT)}) ，在不同温度下有不同取值，如(T{C}=150^{circ}C) 时，典型值为3.8 - 4.3V。

  6.3 开关参数

  包括电流导通延迟时间、上升时间、关断延迟时间、下降时间以及导通和关断能量等。不同结温下这些参数有所变化，例如(T{J}=150^{circ}C) 时，(E{ON1})典型值为145μJ，(E_{OFF})典型值为120 - 175μJ。

七、典型性能曲线

文档提供了众多典型性能曲线，如直流集电极电流与外壳温度的关系、最小开关安全工作区、工作频率与集电极 - 发射极电流的关系等。这些曲线有助于工程师全面了解器件在不同工作条件下的性能表现，从而进行合理设计。大家在实际应用中，可根据具体需求参考这些曲线，思考如何优化电路性能以匹配器件特性。

八、IGBT处理注意事项

IGBT易受静电放电损伤，因此在操作时需采取以下预防措施：

• 组装前，用金属短路弹簧或导电材料使所有引脚短接。
• 手工取器件时，使用接地的金属腕带使手接地。
• 烙铁头需接地。
• 禁止在通电时插入或拔出器件。
• 确保不超过栅极电压额定值(V_{GEM})，否则会损坏栅极氧化层。
• 避免栅极开路或悬空，可选择合适的电路设计来防止这种情况。
• 若需要，可添加外部齐纳二极管进行栅极保护。

九、工作频率信息

对于特定应用，可参考典型器件的工作频率信息来估算器件性能。工作频率由(f{MAX1})和(f{MAX2})中较小值确定，其中：

• (f{MAX1}=0.05 / (t{d(OFF)} + t_{d(ON)1})) ，死区时间（分母）在50%占空比时为导通时间的10%。
• (f{MAX2}= (P{D}-P{C}) / (E{OFF}+E{ON2})) ，其中(P{D}= (T{JM}-T{C}) / R{theta JC}) ，(P{C}approx (V{CE}×I{CE}) / 2) 。

在设计电路时，需根据实际应用需求和器件特性，合理选择工作频率，以确保器件稳定可靠运行。大家不妨思考一下，在不同的负载和温度条件下，如何调整工作频率来优化电路性能？

总之，HGTD1N120BNS和HGTP1N120BN这两款IGBT在高压开关应用中具有诸多优势，但在使用过程中，工程师需严格遵守各项参数和注意事项，以确保电路的可靠性和稳定性。希望本文能为大家的设计工作提供有益参考。