探索ON Semiconductor FGH75T65UPD - F085 IGBT：性能与应用深度剖析

在电子工程领域，绝缘栅双极晶体管（IGBT）是功率电子设备中的关键组件，广泛应用于汽车充电器、太阳能逆变器、不间断电源（UPS）和数字发电机等领域。ON Semiconductor的FGH75T65UPD - F085 IGBT采用了新型场截止沟槽技术，为这些应用提供了卓越的性能。下面我们就来深入了解一下这款IGBT的特性、参数和典型性能。

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一、产品概述

FGH75T65UPD - F085是一款650V、75A的场截止沟槽IGBT，采用了ON Semiconductor的新型场截止沟槽IGBT技术。这种技术使得该IGBT在汽车充电器、太阳能逆变器、UPS和数字发电机等应用中表现出色，尤其适用于对低导通和开关损耗有严格要求的场景。

二、关键特性

温度特性

该IGBT的最大结温高达175°C，这意味着它能够在高温环境下稳定工作，适应各种苛刻的工业和汽车应用场景。同时，它具有正温度系数，这使得多个IGBT并联工作时更加容易，因为每个IGBT的电流会随着温度的升高而自动调整，避免了因温度不均匀导致的电流集中问题。

电气特性

1. 高电流能力：能够承受高达150A的集电极电流（TC = 25°C）和75A的连续集电极电流（TC = 100°C），脉冲集电极电流更是高达225A，满足高功率应用的需求。
2. 低饱和电压：典型的集电极 - 发射极饱和电压VCE(sat)在IC = 75A时仅为1.65V，这有助于降低导通损耗，提高系统效率。
3. 高输入阻抗：IGBT的高输入阻抗使得它在驱动时所需的功率较小，简化了驱动电路的设计。
4. 参数分布紧凑：这意味着同一批次的IGBT在性能上具有较高的一致性，方便工程师进行电路设计和调试。

质量认证

该产品通过了AEC - Q101认证，并且具备生产件批准程序（PPAP）能力，这表明它符合汽车级应用的严格质量和可靠性标准。同时，它是无铅产品，符合RoHS标准，环保性能良好。

三、应用领域

FGH75T65UPD - F085的应用范围广泛，主要包括以下几个方面：

汽车领域

在汽车充电器、转换器和高压辅助设备中，该IGBT能够高效地实现电能的转换和控制，提高汽车电气系统的性能和可靠性。

可再生能源领域

在太阳能逆变器中，它可以将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，输送到电网中。其低损耗特性有助于提高太阳能发电系统的效率。

电力保障领域

在UPS和数字发电机中，该IGBT能够快速、稳定地切换电源，确保电力的持续供应，为重要设备提供可靠的电力保障。

四、电气参数

绝对最大额定值

该IGBT的集电极 - 发射极电压VCES为650V，栅极 - 发射极电压VGES为±20V。在不同温度下，集电极电流和二极管正向电流有所不同，例如在TC = 25°C时，集电极电流IC为150A，而在TC = 100°C时为75A。脉冲集电极电流ICM和脉冲二极管最大正向电流IFM均为225A。最大功耗在TC = 25°C时为375W，在TC = 100°C时为187W。此外，它还具有5s的短路耐受时间，工作结温范围为 - 55°C至 + 175°C，存储温度范围同样为 - 55°C至 + 175°C。

热特性

IGBT的结 - 壳热阻RJC（IGBT）为0.4°C/W，二极管的结 - 壳热阻RJC（Diode）为0.86°C/W。在PCB安装情况下，结 - 环境热阻RJA为40°C/W。这些热特性参数对于散热设计至关重要，工程师需要根据实际应用情况合理设计散热方案，以确保IGBT在工作过程中不会过热。

电气特性

1. 关断特性：集电极 - 发射极击穿电压BVCES在VGE = 0V、IC = 1mA时为650V，击穿电压的温度系数为0.65V/°C。集电极截止电流ICES在VCE = VCES、VGE = 0V时最大为250μA，在80% * BVCES、175°C时最大为3600μA。栅极 - 发射极泄漏电流IGES在VGE = VGES、VCE = 0V时最大为±400nA。
2. 导通特性：栅极 - 发射极阈值电压VGE(th)在IC = 75mA、VCE = VGE时为4.0 - 7.5V。集电极 - 发射极饱和电压VCE(sat)在IC = 75A、VGE = 15V时典型值为1.69V，在TC = 175°C时为2.21V。
3. 动态特性：输入电容Cies为5665pF，输出电容Coes为205pF，反向传输电容Cres为100pF。开关特性方面，开通延迟时间td(on)在VCC = 400V、IC = 75A时为32 - 48ns，上升时间为43 - 71ns，关断延迟时间和下降时间也有相应的参数。总开关损耗Ets等参数也为工程师评估IGBT的开关性能提供了重要依据。

二极管特性

二极管的正向电压VFM在IF = 50A、TC = 25°C时为2.1 - 2.6V，在TC = 175°C时为1.7V。反向恢复时间tr在TC = 25°C时最大为85ns，反向恢复电荷Qm在TC = 25°C时为83μC。

五、典型性能特性

文档中给出了一系列典型性能特性曲线，包括输出特性、饱和电压特性、转移特性、电容特性、栅极电荷特性、安全工作区（SOA）特性、开关特性和热阻抗特性等。这些曲线直观地展示了IGBT在不同工作条件下的性能表现，工程师可以根据这些曲线来优化电路设计，确保IGBT在实际应用中能够发挥最佳性能。例如，通过观察饱和电压与温度、电流的关系曲线，工程师可以了解IGBT在不同工况下的导通损耗情况，从而合理选择工作点；通过开关特性曲线，工程师可以评估IGBT的开关速度和开关损耗，优化开关频率和驱动电路。

六、机械封装

FGH75T65UPD - F085采用TO - 247 - 3LD短引脚封装（CASE 340CK），文档详细给出了该封装的尺寸参数，包括各个引脚和外壳的尺寸范围。这些尺寸信息对于PCB布局和散热设计非常重要，工程师需要根据封装尺寸来设计合适的PCB焊盘和散热结构，确保IGBT能够正确安装和散热。

七、总结

ON Semiconductor的FGH75T65UPD - F085 IGBT凭借其先进的场截止沟槽技术、优异的性能特性和广泛的应用领域，成为了电子工程师在功率电子设计中的理想选择。在实际应用中，工程师需要根据具体的需求和工作条件，合理选择IGBT的参数和封装，同时注意散热设计和驱动电路的优化，以充分发挥IGBT的性能优势。你在使用IGBT的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。