onsemi碳化硅MOSFET NVH4L070N120M3S技术解析

在电子工程领域，功率器件的性能对于整个系统的效率和稳定性起着至关重要的作用。今天，我们来深入了解一下onsemi推出的碳化硅（SiC）MOSFET——NVH4L070N120M3S，看看它有哪些独特的特性和应用场景。

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一、产品特性亮点

1. 低导通电阻与低栅极电荷

该器件典型的导通电阻 (R{DS(on)}) 在 (V{GS}=18 V) 时为 65 mΩ，这意味着在导通状态下，器件的功率损耗较低，能够有效提高系统效率。同时，超低的栅极电荷 (Q_{G(tot)} = 57 nC)，使得器件在开关过程中所需的驱动能量减少，进一步降低了开关损耗。

2. 高速开关与低电容

具备高速开关能力，且输出电容 (C_{oss}=57 pF) 较低。低电容特性使得器件在开关过程中能够更快地充放电，减少开关时间，从而提高开关频率，适用于对开关速度要求较高的应用场景。

3. 可靠性保障

经过 100% 雪崩测试，确保了器件在雪崩状态下的可靠性。同时，该器件通过了 AEC - Q101 认证，具备 PPAP 能力，符合汽车级应用的严格要求。此外，它是无卤化物的，并且符合 RoHS 标准（豁免 7a，二级互连为无铅 2LI），环保性能良好。

二、典型应用场景

这款 SiC MOSFET 主要应用于汽车领域，包括汽车车载充电器和电动汽车/混合动力汽车的直流 - 直流转换器。在这些应用中，对功率器件的效率、可靠性和开关速度都有较高的要求，而 NVH4L070N120M3S 的特性正好能够满足这些需求。

三、最大额定值与关键参数

1. 电压与电流额定值

• 漏源电压 (V_{DSS}) 最大为 1200 V，能够承受较高的电压应力。
• 栅源电压 (V_{GS}) 的推荐工作范围为 -3/+18 V，最大为 -10/+22 V。
• 连续漏极电流 (I{D}) 在 (T{C}=25^{circ}C) 时为 34 A，在 (T{C}=100^{circ}C) 时为 24 A；脉冲漏极电流 (I{DM}) 在 (T_{C}=25^{circ}C) 时可达 98 A。

2. 功率与温度参数

• 功率耗散 (P{D}) 在 (T{C}=25^{circ}C) 时为 160 W，在 (T_{C}=100^{circ}C) 时为 80 W。
• 工作结温和存储温度范围为 -55 至 +175 °C，能够适应较宽的温度环境。

3. 其他参数

• 单脉冲漏源雪崩能量 (E_{AS}) 为 91 mJ，体现了器件在雪崩状态下的能量承受能力。
• 最大焊接引线温度 (T_{L}) 为 270 °C（距离外壳 1/25″ 处，持续 10 s）。

四、电气特性

1. 关态特性

• 漏源击穿电压 (V{(BR)DSS}) 在 (V{GS}=0 V)，(I_{D}=1 mA) 时为 1200 V，其温度系数为 -0.3 V/°C。
• 零栅压漏电流 (I{DSS}) 在 (V{GS}=0 V)，(V{DS}=1200 V)，(T{J}=25^{circ}C) 时最大为 100 μA。
• 栅源泄漏电流 (I{GSS}) 在 (V{GS}= +22/ - 10 V)，(V_{DS}=0 V) 时最大为 ±1 μA。

2. 开态特性

• 栅极阈值电压 (V{GS(TH)}) 在 (V{GS}=V{DS})，(I{D}=7 mA) 时，典型值为 2.9 V，范围在 2.04 - 4.4 V 之间。
• 导通电阻 (R{DS(on)}) 在 (V{GS}=18 V)，(I{D}=15 A)，(T{J}=175^{circ}C) 时最大为 136 mΩ。
• 正向跨导 (g_{Fs}) 典型值为 12 S。

3. 电荷、电容与栅极电阻

• 输入电容 (C{iss}) 在 (V{GS}=0 V)，(f = 1 MHz)，(V_{DS}=800 V) 时为 1230 pF。
• 输出电容 (C_{oss}) 为 57 pF。
• 栅极电阻 (R_{G}) 在 (f = 1 MHz) 时也有相应的特性。

4. 开关特性

• 开通延迟时间 (t{d(ON)}) 在 (V{GS}= - 3/18 V)，(V{DS}=800 V)，(I{D}=15 A)，(R_{G}=4.7 Ω) 时为 9.2 ns。
• 上升时间 (t{r}) 和下降时间 (t{f}) 分别有相应的特性。
• 开通开关损耗 (E{ON}) 为 124 μJ，关断开关损耗 (E{OFF}) 为 36 μJ，总开关损耗 (E_{tot}) 为 160 μJ。

5. 源 - 漏二极管特性

• 连续源 - 漏二极管正向电流 (I{SD}) 在 (V{GS}= - 3 V)，(T_{C}=25^{circ}C) 时最大为 31 A。
• 脉冲源 - 漏二极管正向电流 (I_{SDM}) 最大为 98 A。
• 正向二极管电压 (V{SD}) 在 (V{GS}= - 3 V)，(I{SD}=15 A)，(T{J}=25^{circ}C) 时典型值为 4.7 V。

五、典型特性曲线

文档中给出了一系列典型特性曲线，如导通区域特性、归一化导通电阻与漏极电流和栅极电压的关系、导通电阻随温度的变化、导通电阻与栅源电压的关系、传输特性、开关损耗与漏极电流的关系等。这些曲线能够帮助工程师更好地了解器件在不同工作条件下的性能表现，从而进行合理的设计和应用。

六、机械封装尺寸

该器件采用 TO - 247 - 4L 封装（CASE 340CJ），文档详细给出了封装的各项尺寸参数，包括长度、宽度、高度等。在进行 PCB 设计时，工程师需要根据这些尺寸来合理布局器件，确保其安装和散热等方面的要求得到满足。

在实际应用中，电子工程师需要根据具体的设计需求，综合考虑 NVH4L070N120M3S 的各项特性和参数，以实现系统的最佳性能。同时，还需要注意器件的使用条件和注意事项，避免超过其最大额定值，确保器件的可靠性和稳定性。大家在使用这款器件时，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。