安森美1200V、40A IGBT：FGH4L40T120LQD的技术剖析

在电力电子领域，IGBT（绝缘栅双极晶体管）一直扮演着至关重要的角色。今天我们要深入探讨安森美（onsemi）推出的一款IGBT——FGH4L40T120LQD，看看它有哪些独特之处。

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产品概述

FGH4L40T120LQD是一款1200V、40A的IGBT，采用了TO - 247 4L封装。它具有坚固且经济高效的超场截止沟槽结构，在要求苛刻的开关应用中表现卓越，能够同时实现低导通态电压和最小的开关损耗，非常适合电机驱动应用。此外，该器件还集成了一个具有低正向电压的软恢复快速续流二极管。

产品特性

先进的技术架构

采用了极其高效的带有场截止技术的沟槽结构，这种技术能够有效降低导通损耗和开关损耗，提高器件的整体效率。

高结温能力

最大结温 (T_{J}=175^{circ} C)，这使得器件在高温环境下依然能够稳定工作，大大扩展了其应用范围。

软恢复快速二极管

内置的反向恢复二极管具有快速且软恢复的特性，降低了反向恢复电流尖峰，减少了电磁干扰（EMI），提高了系统的可靠性。

低饱和电压优化

针对低 (V_{CE(Sat)}) 进行了优化，能够降低导通损耗，提高系统效率。

典型应用

• 太阳能逆变器和UPS：在太阳能逆变器中，IGBT需要能够高效地将直流电转换为交流电；在UPS中，IGBT则要保证在市电中断时能够快速切换到电池供电，为负载提供稳定的电力。FGH4L40T120LQD的低损耗和高可靠性能够很好地满足这些应用的需求。
• 工业开关应用：包括各种工业电源和电机驱动等，该IGBT能够在高频开关条件下稳定工作，提高系统的性能。
• 焊接设备：焊接过程中需要精确控制电流和电压，FGH4L40T120LQD的低导通损耗和快速开关特性能够满足焊接设备对功率和控制精度的要求。

关键参数

最大额定值

额定值	符号	值	单位
集电极 - 发射极电压	(V_{CE})	1200	V
栅极 - 发射极电压	(V_{GE})	±20	V
瞬态栅极 - 发射极电压	(V_{GE})（瞬态）	±30	V
集电极电流（(T_{C}=25^{circ} C)）	(I_{C})	80	A
集电极电流（(T_{C}=100^{circ} C)）	(I_{C})	40	A
脉冲集电极电流	(I_{LM})	160	A
脉冲集电极电流	(I_{CM})	160	A
二极管正向电流（(T_{C}=25^{circ} C)）	(I_{F})	80	A
二极管正向电流（(T_{C}=100^{circ} C)）	(I_{F})	40	A
最大功耗（(T_{C}=25^{circ} C)）	(P_{D})	306	W
最大功耗（(T_{C}=100^{circ} C)）	(P_{D})	153	W
工作结温和存储温度范围	(T{J}, T{STG})	-55 至 +175	°C
焊接用最大引脚温度（距外壳 1/8″，5 s）	(T_{L})	260	°C

电气特性

关断特性

• 集电极 - 发射极击穿电压 (BVCES)：在 (V{GE}=0 V)，(I{C}=1 mA) 条件下，最小值为 1200 V。
• 击穿电压温度系数 (BVCES/T{J})：在 (V{GE}=0 V)，(I_{C}=1 mA) 条件下为 1.3 V/°C。
• 集电极 - 发射极截止电流 (I{CES})：在 (V{GE}=0 V)，(V_{CE}=1200 V) 条件下，最大值为 500 μA。
• 栅极泄漏电流 (I{GES})：在 (V{GE}=20 V)，(V_{CE}=0 V) 条件下，最大值为 200 nA。

导通特性

• 栅极 - 发射极阈值电压 (V{GE(th)})：在 (V{GE}=V{CE})，(I{C}=40 mA) 条件下，典型值为 6.5 V，范围在 5.5 - 7.5 V 之间。
• 集电极 - 发射极饱和电压 (V{CE(sat)})：在 (V{GE}=15 V)，(I{C}=40 A)，(T{J}=25^{circ} C) 条件下，典型值为 1.55 V，最大值为 1.80 V；在 (T_{J}=175^{circ} C) 时，典型值为 2 V。

动态特性

• 输入电容 (C{ies})：在 (V{CE}=30 V)，(V_{GE}=0 V)，(f = 1 MHz) 条件下，典型值为 5079 pF。
• 输出电容 (C_{oes})：典型值为 113 pF。
• 反向传输电容 (C_{res})：典型值为 62 pF。
• 栅极总电荷 (Q{g})：在 (V{CC}=600 V)，(I{C}=40 A)，(V{GE}=15 V) 条件下，典型值为 227 nC。
• 栅极 - 发射极电荷 (Q_{ge})：典型值为 40 nC。
• 栅极 - 集电极电荷 (Q_{gc})：典型值为 108 nC。

开关特性（感性负载）

在不同的测试条件下，该IGBT的开关时间和开关损耗都有相应的参数。例如，在 (T{J}=25^{circ} C)，(V{CC}=600 V)，(I_{C}=40 A) 感性负载条件下，开通延迟时间、上升时间、关断延迟时间和下降时间等都有明确的数值。

二极管特性

• 正向电压 (V{F})：在 (V{GE}=0 V)，(I{F}=40 A)，(T{J}=25^{circ} C) 条件下，典型值为 2.97 V，最大值为 3.80 V。
• 反向恢复能量 (E{REC})：在不同的 (I{F}) 和 (V{R}) 条件下有不同的数值，例如在 (I{F}=20 A)，(V{R}=600 V)，(di{F} / dt = 1000 A / mu s) 条件下，反向恢复时间 (T{rr}) 为 126 ns，反向恢复电荷 (Q{m}) 为 804 nC。

封装与订购信息

该器件采用TO - 247 - 4LD封装，每导轨装 30 个单元。在设计PCB时，需要根据封装尺寸进行合理布局，同时要注意引脚的连接，其中 E1 为 Kelvin 发射极，E2 为功率发射极。

总结

FGH4L40T120LQD是一款性能卓越的IGBT，其先进的技术架构、高结温能力、低损耗特性以及集成的软恢复快速二极管等特点，使其在太阳能逆变器、工业开关、焊接设备等领域具有很大的应用潜力。电子工程师在进行相关设计时，可以根据具体的应用需求，参考该器件的各项参数，充分发挥其性能优势。大家在实际应用中是否遇到过类似IGBT的其他问题呢？欢迎在评论区分享。