安森美NTH4L020N120SC1碳化硅MOSFET深度解析

在功率电子领域，碳化硅（SiC）MOSFET凭借其卓越性能，正逐渐成为众多应用的首选。今天，我们就来深入探讨安森美（onsemi）的NTH4L020N120SC1碳化硅MOSFET。

文件下载：NTH4L020N120SC1-D.PDF

产品概述

NTH4L020N120SC1是一款20毫欧、1200V的碳化硅MOSFET，属于EliteSiC系列，采用TO - 247 - 4L封装。它具有超低导通电阻、低栅极电荷、高速开关和低电容等特性，适用于UPS、DC - DC转换器和升压逆变器等典型应用。

关键特性分析

低导通电阻与低栅极电荷

该MOSFET典型导通电阻 (R{DS(on)}) 为20毫欧，超低的导通电阻能有效降低导通损耗，提高系统效率。同时，其总栅极电荷 (Q{G(tot)}) 仅为220纳库仑，这意味着在开关过程中，驱动电路所需提供的电荷量较少，从而降低了驱动损耗，加快了开关速度。

高速开关与低电容

具备高速开关能力，输出电容 (C_{oss}) 为258皮法。低电容特性使得在开关过程中，电容充放电所需时间更短，进一步提高了开关速度，减少了开关损耗，特别适合高频应用场景。

宽温度范围与可靠性

它能在 - 55°C至 + 175°C的结温范围内正常工作，并且经过100%雪崩测试，这表明该器件具有良好的可靠性和稳定性，能够适应各种恶劣的工作环境。

环保特性

此器件为无卤产品，符合RoHS标准（豁免7a），且二级互连采用无铅2LI技术，满足环保要求。

最大额定值与电气特性

最大额定值

在不同温度条件下，该MOSFET有明确的最大额定值。例如，在 (T{C}=25^{circ}C) 时，连续漏极电流 (I{D}) 为102A，功率耗散 (P{D}) 为510W；在 (T{C}=100^{circ}C) 时，连续漏极电流 (I{D}) 为84A，功率耗散 (P{D}) 为255W。需要注意的是，这些热阻参数并非恒定值，会受到整个应用环境的影响。

电气特性

关断特性

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 - 0.5V/°C。零栅压漏电流 (I{DSS}) 在 (T{J}=25^{circ}C) 时为100微安，在 (T{J}=175^{circ}C) 时为1毫安。

导通特性

栅极阈值电压 (V{GS(TH)}) 在 (V{GS}=V{DS})，(I{D}=20mA) 时，范围为1.8V至4.3V。推荐栅极电压 (V{GOP}) 为 - 5V至 + 20V。在 (V{GS}=20V)，(I{D}=60A)，(T{J}=25^{circ}C) 时，漏源导通电阻 (R{DS(on)}) 典型值为20毫欧，最大值为28毫欧；在 (T{J}=175^{circ}C) 时，典型值为37毫欧，最大值为50毫欧。

电荷、电容与栅极电阻

输入电容 (C{iss}) 在 (V{GS}=0V)，(f = 1MHz)，(V{DS}=800V) 时为2943皮法，输出电容 (C{oss}) 为258皮法，反向传输电容 (C{rss}) 为24皮法。总栅极电荷 (Q{G}) 在 (V{GS}=-5/20V)，(V{DS}=600V)，(I_{D}=80A) 时为220纳库仑。

开关特性

在 (V{GS}=10V) 的条件下，开启延迟时间 (t{d(ON)}) 为21.6至35纳秒，上升时间 (t{r}) 为21至34纳秒，关断延迟时间 (t{d(OFF)}) 为41至66纳秒，下降时间 (t{f}) 为10至20纳秒。开启开关损耗 (E{ON}) 为494微焦，关断开关损耗 (E{OFF}) 为397微焦，总开关损耗 (E{tot}) 为891微焦。

漏源二极管特性

连续漏源二极管正向电流 (I{SD}) 在 (V{GS}=-5V)，(T{J}=25^{circ}C) 时为46A，脉冲漏源二极管正向电流 (I{SDM}) 为408A。正向二极管电压 (V{SD}) 在 (V{GS}=-5V)，(I{SD}=30A)，(T{J}=25^{circ}C) 时为3.7V，反向恢复时间 (t{rr}) 为30纳秒，反向恢复电荷 (Q{rr}) 为225纳库仑。

典型特性曲线

数据手册中提供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、二极管正向电压与电流的关系、栅源电压与总电荷的关系、电容与漏源电压的关系、无钳位电感开关能力、最大连续漏极电流与壳温的关系、安全工作区、单脉冲最大功率耗散以及结到环境的热响应等。这些曲线有助于工程师更深入地了解器件在不同工作条件下的性能表现，从而进行更合理的电路设计。

封装信息

NTH4L020N120SC1采用TO - 247 - 4LD封装（CASE 340CJ）。该封装没有行业标准，尺寸不包括毛刺、模具飞边和连接条突出部分，所有尺寸单位为毫米。详细的封装尺寸在数据手册中有明确给出，工程师在进行PCB布局时需要参考这些尺寸，以确保器件的正确安装和使用。

总结与思考

安森美NTH4L020N120SC1碳化硅MOSFET凭借其出色的性能和特性，为功率电子设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，工程师需要根据具体的应用需求，结合器件的最大额定值和电气特性，合理设计电路，以充分发挥该器件的优势。同时，要注意热管理，确保器件在安全的温度范围内工作，以提高系统的可靠性和稳定性。大家在使用这款MOSFET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。