安森美900V、20毫欧SiC MOSFET深度解析

在电力电子领域，碳化硅（SiC）MOSFET凭借其卓越性能成为了众多工程师的首选。今天，我们就来深入剖析安森美（onsemi）的一款SiC MOSFET——NTH4L020N090SC1。

文件下载：NTH4L020N090SC1-D.PDF

关键特性

低导通电阻

该器件在不同栅源电压下呈现出低导通电阻特性。典型情况下，当 (V{GS}=15V) 时， (R{DS(on)} = 20mOmega)；当 (V{GS}=18V) 时， (R{DS(on)} = 16mOmega)。低导通电阻意味着在导通状态下，器件的功率损耗更低，能有效提高系统效率。大家在实际设计中，是否思考过如何根据不同的应用场景选择合适的栅源电压以获得最佳的导通电阻呢？

超低栅极电荷与低输出电容

它具有超低的栅极电荷 (Q{G(tot)} = 196nC) 和低有效输出电容 (C{oss} = 296pF)。这两个特性使得器件在开关过程中，能够快速响应，减少开关损耗，提高开关速度。在高频应用中，这些特性的优势尤为明显。那么，在高频电路设计时，我们该如何充分利用这些特性来优化电路性能呢？

可靠性保障

该器件经过100% UIL测试，并且是无卤产品，符合RoHS标准（豁免7a），二级互连为无铅（2LI）。这为产品的长期稳定运行提供了可靠保障。在实际应用中，可靠性是我们必须要考虑的重要因素，你在选择器件时，会把这些可靠性指标放在什么位置呢？

典型应用

NTH4L020N090SC1适用于多种应用场景，如UPS（不间断电源）、DC - DC转换器和升压逆变器等。在这些应用中，它的低导通电阻和快速开关特性能够显著提高系统的效率和性能。例如，在UPS中，能够减少能量损耗，延长电池续航时间；在DC - DC转换器中，可以提高转换效率，降低发热。你在这些应用场景中，是否使用过类似的SiC MOSFET呢？

最大额定值与电气特性

最大额定值

参数	符号	数值	单位
漏源电压	(V_{DSS})	900	V
栅源电压	(V_{GS})	+22 / -8	V
推荐栅源电压（(T_c<175°C)）	(V_{GSop})	+15 / -5	V
连续漏极电流（(T_{C}=25^{circ}C)）	(I_{DC})	116	A
功率耗散（(T_{C}=25^{circ}C)）	(P_{DC})	484	W
连续漏极电流（(T_{C}=100^{circ}C)）	(I_{DC})	82	A
功率耗散（(T_{C}=100^{circ}C)）	(P_{DC})	242	W
脉冲漏极电流（(T_{A}=25^{circ}C)）	(I_{DM})	504	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)	106	A
单脉冲漏源雪崩能量（(I{L}=23A{pk}, L = 1mH)）	(E_{AS})	264	mJ

电气特性

关断特性

• 漏源击穿电压 (V{(BR)DSS})：在 (V{GS} = 0V)， (ID = 1mA) 时为 900V，温度系数 (V{(BR)DSS}/T_J) 为 500mV/°C。
• 零栅压漏极电流 (I{DSS})：在 (V{GS} = 0V)， (TJ = 25°C)， (V{DS} = 900V) 时为 100μA；在 (T_J = 175°C) 时为 250μA。
• 栅源泄漏电流 (I{GSS})：在 (V{GS} = +22 / -8V)， (V_{DS} = 0V) 时为 ±1μA。

导通特性

• 栅极阈值电压 (V{GS(TH)})：在 (V{GS}=V_{DS})， (I_D = 20mA) 时典型值为 2.7V。
• 推荐栅极电压 (V_{GOP}) 范围为 -5V 至 +15V。
• 漏源导通电阻 (R{DS(on)})：在 (V{GS}=15V)， (I_D = 60A)， (TJ = 25°C) 时，典型值为 20mΩ，最大值为 28mΩ；在 (V{GS}=18V)， (I_D = 60A)， (T_J = 25°C) 时，典型值为 16mΩ。
• 正向跨导 (g{F5})：在 (V{DS}=20V)， (I_D = 60A) 时典型值为 49S。

电荷、电容与栅极电阻

• 输入电容 (C{iss})：在 (V{GS} = 0V)， (f = 1MHz) 时为 4415pF。
• 输出电容 (C{oss})：在 (V{DS}=450V) 时为 296pF。
• 反向传输电容 (C_{RSS}) 为 24pF。
• 总栅极电荷 (Q{G(TOT)})：在 (V{GS} = -5/15V)， (V_{DS} = 720V)， (I_D = 60A) 时为 196nC。
• 栅极电阻 (R_G)：在 (f = 1MHz) 时为 1.6Ω。

开关特性

• 开通延迟时间 (t{d(ON)})：在 (V{GS}=-5 / 15V)， (V_{DS}=720V) 时为 29ns。
• 上升时间 (t_r)：在 (I_D = 60A)， (R_G = 2.5Ω)，电感负载下为 28ns。
• 关断延迟时间 (t_{d(OFF)}) 为 54ns。
• 下降时间 (t_f) 为 14ns。
• 开通开关损耗 (E_{ON}) 为 611μJ。
• 关断开关损耗 (E_{OFF}) 为 293μJ。

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°C) 时为 106A。
• 脉冲漏源二极管正向电流 (I{SDM})：在 (V{GS} = -5V)， (T_J = 25°C) 时为 504A。
• 正向二极管电压 (V{SD})：在 (V{GS} = -5V)， (I_{SD} = 30A)， (T_J = 25°C) 时为 3.8V。

热特性

参数	符号	最大值	单位
结到壳热阻	(R_{θJC})	0.31	°C/W
结到环境热阻	(R_{θJA})	40	°C/W

热特性对于器件的稳定运行至关重要。在实际设计中，我们需要根据热阻参数合理设计散热系统，以确保器件在安全的温度范围内工作。你在设计散热系统时，会采用哪些方法来降低器件温度呢？

封装与订购信息

该器件采用 TO - 247 - 4L 封装，管装，每管 30 个。在选择封装时，我们需要考虑到器件的散热、安装空间等因素。你在选择封装时，会优先考虑哪些因素呢？

总结

安森美 NTH4L020N090SC1 SiC MOSFET以其低导通电阻、超低栅极电荷、低输出电容等优异特性，在UPS、DC - DC转换器和升压逆变器等应用中具有很大的优势。同时，其良好的可靠性和丰富的电气特性为工程师提供了更多的设计选择。在实际应用中，我们需要根据具体的设计需求，合理选择器件的工作参数，确保系统的性能和稳定性。希望通过本文的介绍，能帮助大家更好地了解这款SiC MOSFET，在设计中发挥其最大的优势。