FGH75T65SHD 650V, 75A 场截止沟槽 IGBT 深度解析

在电子工程领域，IGBT（绝缘栅双极晶体管）作为功率半导体器件，在诸多应用中发挥着至关重要的作用。今天我们就来详细探讨一下 FGH75T65SHD 这款 650V、75A 场截止沟槽 IGBT。

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绝对最大额定值

在使用任何电子器件时，了解其绝对最大额定值是确保安全可靠运行的基础。对于 FGH75T65SHD，在不同温度条件下，其各项参数有着明确的限制。	参数	描述	FGH75T65SHD - F155 单位
VCES	集电极 - 发射极之间电压	650V
VGES	栅极 - 发射极间电压	±20V
瞬态栅极 - 发射极间电压	±30V
IC（@TC = 25°C）	集电极电流	150A
IC（@TC = 100°C）	集电极电流	75A
ILM (1)（@TC = 25°C）	集电极脉冲电流	225A
ICM (2)	集电极脉冲电流	225A
IF（@TC = 25°C）	二极管正向电流	75A
IF（@TC = 100°C）	二极管正向电流	50A
IFM (2)	二极管最大正向脉冲电流	225A
PD（@TC = 25°C）	最大功耗	455W
PD（@TC = 100°C）	最大功耗	227W
TJ	工作结温	-55 至 +175°C
Tstg	存储温度范围	-55 至 +175°C
TL	用于焊接的最大引脚温度（距离外壳 1/8"，持续 5 秒）	300°C

大家在设计电路时，一定要严格遵循这些额定值，否则可能会导致器件损坏甚至引发安全事故。那么，在实际应用中，如何根据这些额定值来选择合适的散热方案呢？

特性与优势

高结温能力

最大结温可达 175°C，这使得该 IGBT 能够在高温环境下稳定工作，大大拓展了其应用场景。在一些对散热要求较高的场合，如工业电机驱动、大功率电源等，这种高结温特性就显得尤为重要。

并联运行优势

正温度系数使得多个 IGBT 并联运行时更加稳定。在需要大电流输出的应用中，通过并联多个 IGBT 可以有效提高系统的功率输出。但在并联过程中，如何保证各个 IGBT 的电流分配均匀呢？这是我们在设计时需要考虑的问题。

低饱和电压

典型值 VCE(sat) = 1.6V（@IC = 75A），低饱和电压意味着在导通状态下的功率损耗较小，从而提高了系统的效率。对于追求高效节能的应用，如光伏逆变器、UPS 等，这一特性无疑是非常有吸引力的。

其他特性

器件 100% 经过 ILM(1) 测试，保证了产品的质量和可靠性；高输入阻抗、快速开关和紧密的参数分布等特性，也使得该 IGBT 在实际应用中表现出色。同时，它还符合 RoHS 标准，满足环保要求。

应用领域

ON Semiconductor 场截止第三代 IGBT 新系列采用创新型场截止 IGBT 技术，为光伏逆变器、UPS、焊机、通讯、ESS 和 PFC 等低导通和开关损耗至关重要的应用提供最佳性能。

• 光伏逆变器：在太阳能发电系统中，将直流电转换为交流电的过程中，需要高效的功率转换器件。FGH75T65SHD 的低损耗和高可靠性能够提高光伏逆变器的效率和稳定性。
• UPS：不间断电源需要在市电中断时迅速提供稳定的电力输出。该 IGBT 的快速开关特性和高功率处理能力，能够满足 UPS 对快速响应和高可靠性的要求。
• 电焊机：电焊机需要大电流输出，FGH75T65SHD 的高电流能力和低饱和电压特性，能够满足电焊机对功率和效率的要求。
• 通讯：在通讯设备的电源系统中，需要高效稳定的功率转换。该 IGBT 的低损耗和高可靠性能够保证通讯设备的稳定运行。
• ESS（储能系统）：储能系统需要对电能进行高效的存储和释放，FGH75T65SHD 的性能能够满足 ESS 对功率转换和效率的要求。
• PFC（功率因数校正）：提高电力系统的功率因数，减少无功功率损耗。该 IGBT 的低损耗和快速开关特性，能够有效提高 PFC 电路的效率。

电气特性

热性能

参数	描述	FGH75T65SHD - F155 单位
RθJC(IGBT)	结至外壳热阻最大值	0.33°C/W
RθJC(Diode)	结至外壳热阻最大值	0.65°C/W
RθJA	结至环境热阻最大值	40°C/W

热性能对于 IGBT 的长期稳定运行至关重要。在设计散热系统时，需要根据这些热阻参数来选择合适的散热片和风扇，以确保器件的温度在安全范围内。那么，如何根据热阻参数计算出合适的散热方案呢？

关断特性

参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
BVCES	VGE = 0V, IC = 1mA	650	-	-	V
ΔBVCES / ΔTJ	IC = 1mA, 参考 25°C 数值	-	0.33	-	V/°C
ICES	VCE = VCES, VGE = 0V	-	-	250	μA
IGES	VGE = VGES, VCE = 0V	-	-	±400	nA

关断特性反映了 IGBT 在关断状态下的性能。例如，BVCES 表示集电极 - 发射极击穿电压，它决定了 IGBT 能够承受的最大电压。在实际应用中，如何根据关断特性来保护 IGBT 免受过电压的损害呢？

导通特性

参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
VGE(th)	IC = 75mA, VCE = VGE	4	5.45	7.5	V
VCE(sat)	IC = 75A, VGE = 15V	-	1.6	2.1	V
VCE(sat)	IC = 75A, VGE = 15V, TC = 175°C	-	2.28	-	V

导通特性决定了 IGBT 在导通状态下的性能。VCE(sat) 是集电极 - 发射极间饱和电压，它直接影响到 IGBT 的功率损耗。在设计电路时，如何根据导通特性来选择合适的驱动电压和电流呢？

动态特性

参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
Cies	VCE = 30V, VGE = 0V, f = 1MHz	-	3680	-	pF
Coes	-	-	179	-	pF
Cres	-	-	43	-	pF

动态特性中的电容参数对于 IGBT 的开关速度和驱动电路的设计有着重要影响。例如，Cies 是输入电容，它会影响到 IGBT 的驱动功率和开关时间。在实际设计中，如何根据动态特性来优化驱动电路呢？

开关特性

在不同温度和负载条件下，IGBT 的开关特性有着明显的差异。以导通延迟时间、上升时间、关断延迟时间、下降时间以及开关损耗等参数为例，我们可以看到温度对这些参数的影响。	参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
td(on)（TC = 25°C）	VCC = 400V, IC = 75A, RG = 3Ω, VGE = 15V, 感性负载	-	28	-	ns
tr（TC = 25°C）	-	56	-	ns
td(off)（TC = 25°C）	-	80	-	ns
tf（TC = 25°C）	-	14.4	-	ns
Eon（TC = 25°C）	-	2.4	-	mJ
Eoff（TC = 25°C）	-	0.72	-	mJ
Ets（TC = 25°C）	-	3.12	-	mJ
td(on)（TC = 175°C）	VCC = 400V, IC = 75A, RG = 3Ω, VGE = 15V, 感性负载	-	26.4	-	ns
tr（TC = 175°C）	-	58.4	-	ns
td(off)（TC = 175°C）	-	86.4	-	ns
tf（TC = 175°C）	-	13.6	-	ns
Eon（TC = 175°C）	-	3.7	-	mJ
Eoff（TC = 175°C）	-	0.98	-	mJ
Ets（TC = 175°C）	-	4.68	-	mJ

开关特性直接影响到 IGBT 的开关速度和效率。在实际应用中，如何根据开关特性来选择合适的开关频率和驱动电阻呢？

二极管电气特性

参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
Qg	VCE = 400V, IC = 75A, VGE = 15V	-	123	-	nC
Qge	-	-	22.6	-	nC
Qgc	-	-	44.9	-	nC
VFM（TC = 25°C）	IF = 50A	-	2.2	2.8	V
VFM（TC = 175°C）	-	1.8	-
Erec（TC = 175°C）	IF = 50A, dIF/dt = 200A/μs	-	60	-	uJ
trr（TC = 25°C）	-	43.4	-	ns
trr（TC = 175°C）	-	207	-
Qrr（TC = 25°C）	-	87.9	-	nC
Qrr（TC = 175°C）	-	1243	-

二极管的电气特性对于 IGBT 电路的性能也有着重要影响。例如，VFM 是二极管正向电压，它会影响到电路的功率损耗。在设计电路时，如何根据二极管的电气特性来选择合适的二极管呢？

典型性能特征

文档中给出了一系列典型性能特征图，包括输出特性、饱和电压特性、电容特性、栅极电荷特性等。这些图表直观地展示了 IGBT 在不同条件下的性能变化。通过分析这些图表，我们可以更好地了解 IGBT 的工作特性，从而优化电路设计。例如，通过观察饱和电压与可变电流强度下壳温的关系图，我们可以了解到在不同电流和温度条件下，饱和电压的变化情况，进而在设计散热系统和选择驱动参数时做出更合理的决策。那么，在实际应用中，如何根据这些典型性能特征图来优化电路设计呢？

机械尺寸

TO - 247 3L 封装的机械尺寸对于 PCB 设计和散热系统的布局有着重要影响。在进行 PCB 设计时，需要根据 IGBT 的机械尺寸来合理安排器件的位置和布线，以确保良好的电气性能和散热效果。同时，需要注意封装图纸可能会在没有通知的情况下做出改动，如有疑问，应联系飞兆半导体代表核实或获得最新版本。那么，在 PCB 设计中，如何根据机械尺寸来优化布局呢？

总之，FGH75T65SHD 650V、75A 场截止沟槽 IGBT 具有诸多优异的特性和广泛的应用前景。作为电子工程师，我们需要深入了解其各项参数和性能，在实际设计中充分发挥其优势，同时注意避免因参数选择不当而导致的问题。希望通过本文的介绍，能够帮助大家更好地理解和应用这款 IGBT。