安森美1200V、80毫欧SiC MOSFET：NTHL080N120SC1A的技术剖析

在电力电子应用领域，功率器件的性能直接影响整个系统的效率、可靠性和成本。碳化硅（SiC）MOSFET凭借其卓越的性能，正逐渐成为众多应用的首选。今天，我们就来深入剖析安森美（onsemi）的一款SiC MOSFET——NTHL080N120SC1A。

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一、关键特性

低导通电阻

典型的导通电阻 (R_{DS(on)}) 为80毫欧，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。较低的导通电阻还可以减少发热，降低散热要求，从而简化系统设计。

超低栅极电荷

典型的总栅极电荷 (Q_{G(tot)}) 为56纳库仑。超低的栅极电荷使得器件在开关过程中所需的驱动能量较少，能够实现快速开关，减少开关损耗，提高开关频率。

低有效输出电容

典型的输出电容 (C_{oss}) 为80皮法。低输出电容可以降低开关过程中的能量损耗，提高开关速度，尤其在高频应用中表现出色。

100% UIL测试

该器件经过100%的非钳位感性负载（UIL）测试，确保了其在实际应用中的可靠性和稳定性。这意味着在面对感性负载时，器件能够承受较大的电压和电流冲击，不易损坏。

环保特性

此器件为无卤产品，符合RoHS标准（豁免7a），并且在二级互连（2LI）上采用无铅工艺，满足环保要求。

二、典型应用

不间断电源（UPS）

在UPS系统中，NTHL080N120SC1A的低导通电阻和快速开关特性可以提高UPS的效率和响应速度，确保在市电中断时能够快速切换到备用电源，为负载提供稳定的电力供应。

DC - DC转换器

在DC - DC转换器中，该器件能够有效减少功率损耗，提高转换效率，从而降低系统的能耗。同时，其快速开关特性还可以减小滤波器的尺寸，降低系统成本。

升压逆变器

在升压逆变器中，NTHL080N120SC1A的高耐压和低导通电阻特性可以提高逆变器的效率和功率密度，实现高效的能量转换。

三、最大额定值

参数	符号	值	单位
漏源电压	(V_{DSS})	1200	V
栅源电压	(V_{GS})	15 / +25 - 5 / +20	V
推荐栅源电压工作值（(T_C < 175^{circ}C)）	(V_{GSop})	-5 / +20	V
稳态连续漏极电流（(T_C = 25^{circ}C)）	(I_D)	31	A
稳态功率耗散	(P_D)	178	W
稳态连续漏极电流（(T_C = 100^{circ}C)）	(I_D)	22	A
稳态功率耗散（(T_C = 100^{circ}C)）	(P_D)	89	W
脉冲漏极电流（(T_A = 25^{circ}C)）	(I_{DM})	132	A
工作结温和存储温度范围	(TJ, T{stg})	-55 至 +175	°C
源极电流（体二极管）	(I_S)	18	A
单脉冲漏源雪崩能量（(I_{L(pk)} = 18.5 A, L = 1 mH)）	(E_{AS})	171	mJ

需要注意的是，超过最大额定值可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。

四、热阻特性

参数	符号	值	单位
结到壳热阻（注1）	(R_{JC})	0.84	°C/W
结到环境热阻（注1）	(R_{JA})	40	°C/W

注：整个应用环境会影响热阻数值，这些数值并非常数，仅在特定条件下有效。

五、电气特性

关断特性

• 漏源击穿电压 (V{(BR)DSS})：在 (V{GS} = 0 V)，(I_D = 1 mA) 时为1200 V。
• 漏源击穿电压温度系数 (V_{(BR)DSS}/T_J)：在 (I_D = 1 mA) 时，相对于 (25^{circ}C) 为700 mV/°C。
• 零栅压漏电流 (I{DSS})：在 (V{GS} = 0 V)，(V_{DS} = 1200 V)，(T_J = 25^{circ}C) 时为 - 100 μA；在 (T_J = 175^{circ}C) 时为1 mA。
• 栅源泄漏电流 (I{GSS})：在 (V{GS} = +25 / -15 V)，(V_{DS} = 0 V) 时为 ±1 μA。

导通特性

• 栅极阈值电压 (V{GS(th)})：在 (V{GS} = V_{DS})，(I_D = 5 mA) 时，最小值为1.8 V，典型值为2.7 V，最大值为4.3 V。
• 推荐栅极电压 (V_{GOP})：范围为 -5 至 +20 V。
• 漏源导通电阻 (R{DS(on)})：在 (V{GS} = 20 V)，(I_D = 20 A)，(T_J = 25^{circ}C) 时，典型值为80毫欧，最大值为110毫欧；在 (T_J = 150^{circ}C) 时，典型值为114毫欧。
• 正向跨导 (g{FS})：在 (V{DS} = 20 V)，(I_D = 20 A) 时，典型值为13 S。

电荷、电容和栅极电阻特性

• 输入电容 (C{iss})：在 (V{GS} = 0 V)，(f = 1 MHz)，(V_{DS} = 800 V) 时为1112 pF。
• 输出电容 (C_{oss})：典型值为80 pF。
• 反向传输电容 (C_{RSS})：典型值为6.5 pF。
• 总栅极电荷 (Q{G(tot)})：在 (V{GS} = -5 / 20 V)，(V_{DS} = 600 V)，(I_D = 20 A) 时为56 nC。
• 栅源电荷 (Q_{GS})：为11 nC。
• 栅漏电荷 (Q_{GD})：为12 nC。
• 栅极电阻 (R_G)：在 (f = 1 MHz) 时为1.7 Ω。

开关特性

• 开通延迟时间 (t{d(on)})：在 (V{GS} = -5 / 20 V)，(V_{DS} = 800 V)，(I_D = 20 A)，(R_G = 4.7 Ω)，感性负载条件下为13 ns。
• 上升时间 (t_r)：为20 ns。
• 关断延迟时间 (t_{d(off)})：为22 ns。
• 下降时间 (t_f)：为10 ns。
• 开通开关损耗 (E_{ON})：为258 μJ。
• 关断开关损耗 (E_{OFF})：为52 μJ。
• 总开关损耗 (E_{TOT})：为311 μJ。

漏源二极管特性

• 连续漏源二极管正向电流 (I{SD})：在 (V{GS} = -5 V)，(T_J = 25^{circ}C) 时为18 A。
• 脉冲漏源二极管正向电流 (I{SDM})：在 (V{GS} = -5 V)，(T_J = 25^{circ}C) 时为132 A。
• 正向二极管电压 (V{SD})：在 (V{GS} = -5 V)，(I_{SD} = 10 A)，(T_J = 25^{circ}C) 时为4 V。
• 反向恢复时间 (t{rr})：在 (V{GS} = -5 / 20 V)，(I_{SD} = 20 A)，(dI_S / dt = 1000 A/μs) 时为16 ns。
• 反向恢复电荷 (Q_{rr})：为62 nC。
• 反向恢复能量 (E_{rec})：为5 μJ。
• 峰值反向恢复电流 (I_{RRM})：为8 A。

六、典型特性曲线

文档中给出了一系列典型特性曲线，包括导通区域特性、归一化导通电阻与漏极电流和栅极电压的关系、归一化导通电阻与结温的关系、导通电阻与栅源电压的关系、传输特性、源漏二极管正向电压与源极电流的关系、栅极电荷特性、电容与漏源电压的关系、非钳位感性开关能力、最大连续漏极电流与壳温的关系、正向偏置安全工作区、单脉冲最大功率耗散以及结到壳瞬态热响应曲线等。这些曲线可以帮助工程师更好地了解器件在不同工作条件下的性能，从而进行合理的设计。

七、机械封装

该器件采用TO - 247 - 3LD封装，文档提供了详细的封装尺寸信息，包括各尺寸的最小值、标称值和最大值。同时，还给出了通用标记图，但实际标记需参考器件数据手册。

八、总结

NTHL080N120SC1A是一款性能优异的SiC MOSFET，具有低导通电阻、超低栅极电荷、低有效输出电容等特点，适用于UPS、DC - DC转换器和升压逆变器等多种应用。在设计过程中，工程师需要根据实际应用需求，合理考虑器件的最大额定值、热阻特性和电气特性等参数，以确保系统的可靠性和性能。你在实际应用中是否使用过类似的SiC MOSFET？遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。