onsemi碳化硅MOSFET（NTBG020N090SC1）技术剖析

在电子工程领域，功率器件的性能对整个系统的效率和稳定性起着关键作用。今天，我们来深入探讨 onsemi 推出的碳化硅（SiC）MOSFET——NTBG020N090SC1，看看它有哪些独特之处。

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产品概述

NTBG020N090SC1 是一款 EliteSiC 系列的碳化硅 MOSFET，采用 D2PAK - 7L 封装，具备 900V 的耐压能力，典型导通电阻低至 20mΩ（(V{GS}=15V)），当 (V{GS}=18V) 时，典型导通电阻更是可低至 16mΩ。这种低导通电阻特性使得该器件在功率转换应用中能够有效降低功耗，提高系统效率。

产品特性

低导通电阻

前面提到，该 MOSFET 在不同 (V_{GS}) 下具有低导通电阻，这有助于减少导通损耗，提高能源转换效率。在实际应用中，低导通电阻可以降低发热，延长器件使用寿命，同时也能提升整个系统的可靠性。

超低栅极电荷

其栅极总电荷 (Q_{G(tot)} = 200nC)，超低的栅极电荷意味着在开关过程中所需的驱动能量较少，从而可以降低驱动电路的功耗，提高开关速度，减少开关损耗。

低有效输出电容

有效输出电容 (C_{oss}=295pF)，低输出电容能够减少开关过程中的充放电时间，降低开关损耗，提高开关频率，使系统能够在更高的频率下稳定运行。

雪崩测试

该器件经过 100% 雪崩测试，这表明它在承受雪崩能量时具有良好的可靠性，能够在恶劣的工作条件下保持稳定性能。

环保特性

此器件是无卤的，并且符合 RoHS 标准（豁免 7a），二级互连采用无铅工艺（2LI），符合环保要求。

典型应用

该 MOSFET 适用于多种应用场景，如不间断电源（UPS）、DC - DC 转换器、升压逆变器等。在这些应用中，其高性能特性能够充分发挥作用，提高系统的效率和稳定性。

最大额定值

参数	条件	值
漏源电压 (V_{DSS})	-	900V
栅源电压 (V_{GS})	(T_{C}<175^{circ}C)	+22 / - 8V
连续漏极电流 (I_{D})	(T_{C}=25^{circ}C)，RoJC（注 2）	-
连续漏极电流 (I_{D})	(T_{C}=25^{circ}C)，RUC（注 2）	-
脉冲漏极电流 (I_{DM})	(T_{A}=25^{circ}C)	448A
结温 (T{J})、储存温度 (T{stg})	-	-
雪崩能量 (E_{AS})	(I{L}=23A{pk})，(L = 1mH)（注 4）	264mJ

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。

热特性

参数	符号	最大值	单位
结到壳热阻 (R_{θJC})	-	0.31	(^{circ}C/W)
结到环境热阻 (R_{θJA})	-	41	(^{circ}C/W)

热特性对于功率器件的性能和可靠性至关重要。合理的热阻设计能够确保器件在工作过程中产生的热量及时散发出去，避免因过热而损坏。

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，最小值为 900V。
• 漏源击穿电压温度系数 (V{(BR)DSS}/T{J})：在 (I_{D}=1mA) 时，为 440mV/°C。
• 零栅压漏极电流 (I{DSS})：在 (V{GS}=0V)，(V{DS}=900V)，(T{J}=25^{circ}C) 时为 100μA；(T_{J}=175^{circ}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：典型值为 2.6V。
• 推荐栅极电压：为 - 5V。
• 导通电阻 (R_{DS(on)})：典型值为 20mΩ，最大值为 28mΩ。
• 正向跨导 (g{Fs})：在 (V{DS}=20V)，(I_{D}=60A) 时，典型值为 49S。

电荷、电容及栅极电阻特性

• 输入电容 (C_{iss})：典型值为 4415pF。
• 输出电容 (C{oss})：在 (V{DS}=450V) 时为 295pF。
• 栅极总电荷 (Q{G})：在 (V{GS}=-5/15V)，(V_{DS}=720V) 时为 200nC。

开关特性

• 开通延迟时间：在 (V{GS}=-5/15V)，(V{DS}=720V)，(I{D}=60A)，(R{G}=2.5Ω)，感性负载条件下，典型值为 - （文档未明确给出）。
• 关断延迟时间：典型值为 58ns。
• 开通开关损耗 (E_{ON})：典型值为 1551μJ。
• 关断开关损耗 (E_{OFF})：典型值为 179μJ。

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 148A。
• 脉冲漏源二极管正向电流 (I{SDM})：在 (V{GS}=-5V)，(T_{J}=25^{circ}C) 时为 448A。
• 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。

典型特性曲线

文档中给出了多个典型特性曲线，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、导通电阻随温度和栅源电压的变化、转移特性、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瞬态热响应曲线等。这些曲线能够帮助工程师更好地了解器件的性能和工作特性，从而进行合理的设计和应用。

机械尺寸

该器件采用 D2PAK - 7L 封装，文档详细给出了其机械尺寸，包括各引脚和封装的最小、最大尺寸等信息，这对于 PCB 设计和布局非常重要。

订购信息

器件型号	封装	包装数量及方式
NTBG020N090SC1	D2PAK - 7L	800 个/卷带包装

对于需要使用该器件的工程师来说，了解订购信息可以方便采购。

总的来说，onsemi 的 NTBG020N090SC1 碳化硅 MOSFET 凭借其低导通电阻、超低栅极电荷、低有效输出电容等特性，在功率转换应用中具有很大的优势。但在实际设计中，工程师还需要根据具体的应用需求，结合其各项特性和参数进行合理的选择和设计。大家在使用这款器件的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享。