ON Semiconductor FGB20N60SFD-F085 600V, 20A场截止IGBT深度解析

在电子设计领域，功率半导体器件的性能直接影响着整个系统的效率和稳定性。今天，我们就来深入探讨ON Semiconductor推出的FGB20N60SFD-F085 600V、20A场截止IGBT。

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产品概述

ON Semiconductor新系列的场截止IGBT采用了新颖的场截止IGBT技术，为汽车充电器、逆变器等对低导通和开关损耗有严格要求的应用提供了最佳性能。

产品特性

• 高电流能力：能够处理较大的电流，满足高功率应用需求。
• 低饱和电压：在(I{C}=20A)时，(V{CE(sat)} = 2.2V)，有助于降低导通损耗，提高系统效率。
• 高输入阻抗：减少驱动功率，降低驱动电路的设计难度。
• 快速开关：可以实现快速的开关动作，减小开关损耗。
• 符合汽车级要求：通过了AEC - Q101认证，适用于汽车电子领域。
• RoHS合规：符合环保要求，满足绿色电子的发展趋势。

应用领域

该IGBT适用于多种应用场景，包括：

• 逆变器、开关电源（SMPS）、功率因数校正（PFC）和不间断电源（UPS）：在这些应用中，低导通和开关损耗能够提高系统的效率和稳定性。
• 汽车充电器、转换器和高压辅助设备：满足汽车电子对高可靠性和高性能的要求。

绝对最大额定值

符号	描述	条件	额定值	单位
(V_{CES})	集电极 - 发射极电压	-	600	V
(V_{GES})	栅极 - 发射极电压	-	±20	V
(I_{C})	集电极电流	(T_{C}=25^{circ}C)	40	A
		(T_{C}=100^{circ}C)	20	A
(I_{CM(1)})	脉冲集电极电流	(T_{C}=25^{circ}C)	60	A
(I_{F})	二极管正向电流	(T_{C}=25^{circ}C)	20	A
		(T_{C}=100^{circ}C)	10	A
(I_{FM(1)})	脉冲二极管最大正向电流	-	60	A
(P_{D})	最大功耗	(T_{C}=25^{circ}C)	208	W
		(T_{C}=100^{circ}C)	83	W
(T_{J})	工作结温	-	-55 to +150	(^{circ}C)
(T_{stg})	储存温度范围	-	-55 to +150	(^{circ}C)
(T_{L})	焊接用最大引脚温度（距外壳1/8”，5秒）	-	300	(^{circ}C)

从这些额定值中我们可以看出，该IGBT能够在较宽的温度范围内工作，并且能够承受一定的脉冲电流，这对于实际应用中的可靠性非常重要。大家在设计电路时，一定要严格遵守这些额定值，避免器件损坏。

热特性

符号	参数	额定值	单位
(R_{theta JC}) (IGBT) (2)	结到外壳的热阻	0.6	(^{circ}C/W)
(R_{theta JC}) (Diode)	结到外壳的热阻	2.6	(^{circ}C/W)
(R_{theta JA})	结到环境的热阻（PCB安装）(2)	75	(^{circ}C/W)

热特性对于功率器件的性能和可靠性至关重要。较低的热阻意味着器件能够更有效地散热，从而降低结温，提高器件的寿命和稳定性。在设计散热系统时，我们需要根据这些热阻参数来选择合适的散热片和散热方式。

电气特性

IGBT电气特性

• 关断特性：包括集电极 - 发射极击穿电压(BV{CES})、击穿电压温度系数(Delta BV{CES}/Delta T{J})、集电极截止电流(I{CES})和栅 - 发射极泄漏电流(I_{GES})等参数。这些参数反映了IGBT在关断状态下的性能。
• 导通特性：如栅 - 发射极阈值电压(V{GE(th)})和集电极 - 发射极饱和电压(V{CE(sat)})。(V_{CE(sat)})较低可以降低导通损耗，提高效率。
• 动态特性：输入电容(C{ies})、输出电容(C{oes})和反向传输电容(C_{res})等电容参数影响着IGBT的开关速度和驱动特性。
• 开关特性：包括开通延迟时间(t{d(on)})、上升时间(t{r})、关断延迟时间(t{d(off)})、下降时间(t{f})以及开通开关损耗(E{on})、关断开关损耗(E{off})和总开关损耗(E_{ts})等。这些参数对于评估IGBT在开关过程中的性能非常重要。
• 栅极电荷特性：总栅极电荷(Q{g})、栅 - 发射极电荷(Q{ge})和栅 - 集电极电荷(Q_{gc})影响着IGBT的驱动能力和开关速度。

二极管电气特性

主要包括二极管正向电压(V{FM})、反向恢复时间(t{rr})和反向恢复电荷(Q_{rr})等参数。这些参数对于二极管在电路中的性能和效率有着重要影响。

典型性能特性

文档中提供了多种典型性能特性曲线，如典型输出特性、典型饱和电压特性、转移特性等。这些曲线可以帮助我们更好地了解IGBT在不同工作条件下的性能表现，从而优化电路设计。例如，通过饱和电压与(V_{GE})的关系曲线，我们可以选择合适的栅极驱动电压，以获得较低的饱和电压和导通损耗。

机械尺寸

该IGBT采用(D^{2}PAK)封装，文档中提供了其机械尺寸图。在进行PCB设计时，我们需要根据这些尺寸来合理布局器件，确保器件的安装和散热。

总结

ON Semiconductor的FGB20N60SFD-F085 600V、20A场截止IGBT具有高电流能力、低饱和电压、快速开关等优点，适用于多种应用领域。在设计电路时，我们需要充分考虑其绝对最大额定值、热特性、电气特性和典型性能特性等参数，以确保器件的可靠运行和系统的高效性能。大家在实际应用中遇到问题时，也可以参考文档中的相关信息，或者与ON Semiconductor的技术支持团队联系。

你在使用这款IGBT的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的设计经验呢？欢迎在评论区分享。