onsemi碳化硅MOSFET NTH4L040N120M3S技术解析

在电力电子领域，碳化硅（SiC）MOSFET凭借其出色的性能逐渐成为市场焦点。今天我们就来深入剖析onsemi的一款碳化硅MOSFET——NTH4L040N120M3S。

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产品特性

低导通电阻与超低栅极电荷

NTH4L040N120M3S在(V{GS}=18V)时，典型导通电阻(R{DS(on)} = 40mOmega)，这意味着在导通状态下，器件的功率损耗较低，能有效提高系统效率。同时，它具有超低的栅极电荷(Q_{G(tot)} = 75nC)，这使得开关过程中对栅极驱动的能量需求减少，进一步降低了功耗。

高速开关与低电容

该器件的电容(C_{oss}=80pF)，低电容特性使得开关速度更快，能够在高频应用中表现出色。此外，它经过了100%雪崩测试，保证了在雪崩状态下的可靠性。

环保特性

此器件是无卤的，并且符合RoHS标准（豁免7a），二级互连为无铅（2LI），满足环保要求。

典型应用

• 太阳能逆变器：在太阳能发电系统中，需要高效的功率转换，NTH4L040N120M3S的低损耗和高速开关特性能够提高逆变器的效率，将太阳能更有效地转化为电能。
• 电动汽车充电站：随着电动汽车的普及，充电站对功率密度和效率的要求越来越高。该器件的高性能可以满足充电站快速充电的需求。
• 不间断电源（UPS）：在UPS系统中，需要快速响应和高可靠性，NTH4L040N120M3S的高速开关和雪崩测试特性能够保证系统在突发情况下的稳定运行。
• 储能系统：对于储能系统，高效的功率转换和低损耗是关键，该器件能够满足储能系统的需求。
• 开关模式电源（SMPS）：在SMPS中，高速开关和低导通电阻可以提高电源的效率和功率密度。

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})	-10/+22	V
连续漏极电流（(T_C = 25^{circ}C)）	(I_D)	54	A
功率耗散（(T_C = 25^{circ}C)）	(P_D)	231	W
连续漏极电流（(T_C = 100^{circ}C)）	(I_D)	38	A
功率耗散（(T_C = 100^{circ}C)）	(P_D)	115	W
脉冲漏极电流（(T_C = 25^{circ}C)）	(I_{DM})	134	A
工作结温和存储温度范围	(TJ, T{stg})	-55 to +175	(^{circ}C)
源极电流（体二极管，(TC = 25^{circ}C)，(V{GS} = -3V)）	(I_S)	45	A
单脉冲漏源雪崩能量	(E_{AS})	143	mJ
焊接最大引线温度（距外壳1/25英寸，10s）	(T_L)	270	(^{circ}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。同时，整个应用环境会影响热阻，热阻不是常数，仅在特定条件下有效。

电气特性

关断状态特性

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

导通状态特性

导通电阻(R_{DS(on)})典型值为40mΩ。

电荷、电容与栅极电阻

• 输出电容(C_{oss}=80pF)。
• 总栅极电荷(Q{G(tot)})在(V{GS}=-3/18V)，(V_{DS}=800V)时为75nC。

开关特性

• 开通延迟时间(t_{d(ON)})为15ns。
• 开通能量(E_{ON})为182μJ。
• 关断开关损耗为248μJ。

二极管特性

• 连续源漏二极管正向电流：未给出具体值。
• 脉冲源漏二极管正向电流(I_{SDM})为134A。
• 正向二极管电压(V{SD})在(V{GS}=-3V)，(I_{SD}=20A)，(T_J = 25^{circ}C)时为4.5V。
• 反向恢复时间为16.8ns。
• 反向恢复电荷未给出具体值。
• 反向恢复能量(E_{REC})为44μJ。
• 峰值反向恢复电流(I_{RRM})为9.8A。
• 充电时间为9.6ns。

典型特性

文档中给出了多个典型特性图，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、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。这些特性图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。

机械封装

该器件采用TO - 247 - 4L封装，其尺寸有详细的规格说明。需要注意的是，此封装没有行业标准，所有尺寸不包括毛刺、模具飞边和连接条突出部分，并且符合ASME Y14.5 - 2009标准。

总结

onsemi的NTH4L040N120M3S碳化硅MOSFET具有低导通电阻、超低栅极电荷、高速开关等优异特性，适用于多种电力电子应用。在设计电路时，工程师需要根据具体的应用需求，结合器件的最大额定值、电气特性和典型特性进行合理选型和设计。同时，要注意避免超过器件的最大额定值，以保证器件的可靠性和稳定性。你在实际应用中是否遇到过类似器件的选型和设计问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。