安森美1200V碳化硅MOSFET NTH4L160N120SC1深度解析

在电力电子领域，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功率器件。安森美（onsemi）推出的NTH4L160N120SC1碳化硅MOSFET，以其出色的特性和广泛的应用前景，吸引了众多电子工程师的关注。下面，我们就来详细了解一下这款器件。

文件下载：NTH4L160N120SC1-D.PDF

一、关键特性

低导通电阻

典型的导通电阻 (R_{DS(on)}) 为160 mΩ，这意味着在导通状态下，器件的功率损耗较低，能够有效提高系统的效率。低导通电阻还可以减少发热，提高系统的可靠性和稳定性。

超低栅极电荷

栅极总电荷 (Q_{G(tot)}) 仅为34 nC，这使得器件在开关过程中所需的驱动能量较小，能够实现高速开关，降低开关损耗。超低栅极电荷还可以提高开关速度，减少开关时间，从而提高系统的响应速度。

低电容高速开关

输出电容 (C_{oss}) 为49.5 pF，较低的电容值使得器件在开关过程中能够更快地充放电，进一步提高了开关速度。高速开关特性使得该器件在高频应用中表现出色，能够有效降低开关损耗，提高系统效率。

宽温度范围

工作结温 (T_{J}) 可达175°C，能够适应较为恶劣的工作环境。宽温度范围使得该器件在高温环境下仍能保持稳定的性能，提高了系统的可靠性和稳定性。

环保合规

该器件为无卤产品，符合RoHS指令（豁免7a），并且在二级互连（2LI）上实现了无铅化，满足环保要求。环保合规使得该器件在环保意识日益增强的今天，更具市场竞争力。

二、典型应用

UPS（不间断电源）

在UPS系统中，NTH4L160N120SC1的低导通电阻和高速开关特性能够有效提高电源的效率和响应速度，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，该器件的高性能可以降低功率损耗，提高转换效率，从而提高整个系统的性能和可靠性。

升压逆变器

在升压逆变器中，NTH4L160N120SC1能够实现高效的电压转换，为系统提供稳定的高压输出。

三、最大额定值

该器件的最大额定值参数如下表所示：	Parameter	Symbol	Value	Unit
Drain−to−Source Voltage	(V_{DSS})	1200	V
Gate−to−Source Voltage	(V_{GS})	−15/+25	V
Recommended Operation Values of Gate−to−Source Voltage ((T_{C}< 175 ° C))	(V_{GSop})	−5/+20	V
Continuous Drain Current ((T_{C} = 25 ° C))	(I_{D})	17.3	A
Power Dissipation	(P_{D})	111	W
Continuous Drain Current ((T_{C} = 100 ° C))	(I_{D})	12.3	A
Power Dissipation ((T_{C} = 100 ° C))	(P_{D})	55.5	W
Pulsed Drain Current ((T_{A} = 25 ° C))	(I_{DM})	69	A
Operating Junction and Storage Temperature Range	(T{J}, T{stg})	−55 to +175	°C
Source Current (Body Diode)	(I_{S})	11	A
Single Pulse Drain−to−Source Avalanche Energy ((I_{L(pk)} = 16 A, L = 5 mH))	(E_{AS})	128	mJ
Maximum Lead Temperature for Soldering (1/8 ″ from case for 5 s)	(T_{L})	300	°C

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。在设计电路时，必须严格遵守这些参数限制。

四、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}) 为 - 0.6 V/°C。
• 零栅压漏电流 (I{DSS}) 在 (V{GS} = 0 V)，(V{DS} = 1200 V)，(T{J} = 25°C) 时为100 μA，(T_{J} = 175°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} = 2.5 mA) 时为1.8 - 4.3 V。
• 推荐栅极电压 (V_{GOP}) 为 - 5 到 +20 V。
• 漏源导通电阻 (R{DS(on)}) 在 (V{GS} = 20 V)，(I{D} = 12 A)，(T{J} = 25°C) 时典型值为160 mΩ，最大值为224 mΩ；在 (T_{J} = 175°C) 时典型值为271 mΩ，最大值为377 mΩ。
• 正向跨导 (g{Fs}) 在 (V{DS} = 20 V)，(I_{D} = 12 A) 时典型值为3.2 S。

电荷、电容及栅极电阻

• 输入电容 (C{iss}) 在 (V{GS} = 0 V)，(f = 1 MHz)，(V_{DS} = 800 V) 时为665 pF。
• 输出电容 (C_{oss}) 为49.5 pF。
• 反向传输电容 (C_{rss}) 为4.3 pF。
• 总栅极电荷 (Q{G}) 在 (V{GS} = - 5/20 V)，(V{DS} = 600 V)，(I{D}=16A) 时为34 nC。
• 阈值栅极电荷为6 nC。
• 栅源电荷为12.5 nC。
• 栅漏电荷为9.6 nC。
• 栅极电阻在 (f = 1 MHz) 时为1.4 - 2 Ω。

开关特性

在 (V_{GS} = 10 V) 的条件下：

• 导通延迟时间 (t_{d(ON)}) 为11 - 20 ns。
• 上升时间 (t_{r}) 为10 - 20 ns。
• 关断延迟时间 (t_{d(OFF)}) 为14 - 25 ns。
• 下降时间 (t_{f}) 为7 - 14 ns。
• 导通开关损耗 (E_{ON}) 为104 μJ。
• 关断开关损耗 (E_{OFF}) 为32 μJ。
• 总开关损耗 (E_{tot}) 为136 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°C) 时为11 A。
• 脉冲漏源二极管正向电流 (I_{SDM}) 为69 A。
• 正向二极管电压 (V{SD}) 在 (V{GS} = - 5 V)，(I{SD} = 6 A)，(T{J} = 25°C) 时为4 V。
• 反向恢复时间 (t_{rr}) 为15 ns。
• 反向恢复电荷 (Q_{rr}) 为47 nC。
• 反向恢复能量 (E_{REC}) 为3.9 μJ。
• 峰值反向恢复电流 (I_{RRM}) 为6.6 A。
• 充电时间 (T_{a}) 为7.0 ns。
• 放电时间 (T_{b}) 为7.4 ns。

五、封装信息

该器件采用TO - 247 - 4LD封装，具体尺寸如下表所示：	DIM	MIN	NOM	MAX
A	4.80	5.00	5.20
A1	2.10	2.40	2.70
A2	1.80	2.00	2.20
b	1.07	1.20	1.33
b1	1.20	1.40	1.60
b2	2.02	2.22	2.42
C	0.50	0.60	0.70
D	22.34	22.54	22.74
D1	16.00	16.25	16.50
D2	0.97	1.17	1.37
e	2.54 BSC
e1	5.08 BSC
E	15.40	15.60	15.80
E1	12.80	13.00	13.20
E/2	4.80	5.00	5.20
L	18.22	18.42	18.62
L1	2.42	2.62	2.82
P	3.40	3.60	3.80
p1	6.60	6.80	7.00
Q	5.97	6.17	6.37
S	5.97	6.17	6.37

这种封装形式具有良好的散热性能和机械稳定性，方便安装和使用。

六、总结

安森美NTH4L160N120SC1碳化硅MOSFET以其低导通电阻、超低栅极电荷、低电容高速开关、宽温度范围等特性，在UPS、DC - DC转换器、升压逆变器等应用中具有显著的优势。电子工程师在设计相关电路时，可以充分考虑该器件的性能特点，以提高系统的效率、可靠性和稳定性。同时，在使用过程中，务必严格遵守器件的最大额定值和电气特性参数，确保器件的正常运行。你在实际应用中是否使用过这款器件呢？遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。