onsemi碳化硅MOSFET NTBG020N120SC1：高性能解决方案

在现代电力电子应用中，碳化硅（SiC）MOSFET凭借其卓越的性能逐渐成为工程师们的首选。今天，我们就来详细探讨一下安森美（onsemi）的一款碳化硅MOSFET——NTBG020N120SC1。

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产品概述

NTBG020N120SC1属于EliteSiC系列，采用D2PAK - 7L封装。它具备诸多出色的特性，适用于多种典型应用场景。

产品特性

• 低导通电阻：典型的 (R_{DS(on)}) 为 20 mΩ，能有效降低导通损耗，提高系统效率。
• 超低栅极电荷：(Q_{G(tot)} = 220 nC)，有助于实现高速开关，减少开关损耗。
• 低电容高速开关：(C_{oss} = 258 pF)，使开关速度更快，同时降低开关过程中的能量损耗。
• 雪崩测试：经过 100% 雪崩测试，保证了产品在恶劣条件下的可靠性。
• 宽温度范围：工作结温 (T_{J}) 可达 175°C，能适应较为严苛的工作环境。
• 环保特性：该器件为无卤产品，符合 RoHS 标准，且二级互连采用无铅 2LI 工艺。

典型应用

• 不间断电源（UPS）：在 UPS 系统中，NTBG020N120SC1 的低损耗和高速开关特性有助于提高电源的转换效率和响应速度。
• DC - DC 转换器：能有效提升转换器的性能，减少能量损耗。
• 升压逆变器：为升压逆变器提供高效、可靠的功率转换解决方案。

产品参数

最大额定值

在 (T_{J} = 25^{circ}C) 条件下，该器件的各项最大额定值如下：	参数	符号	值	单位
漏源电压	(V_{DSS})	1200	V
栅源电压	(V_{GS})	-15/+25	V
推荐栅源电压（(T_{C} < 175^{circ}C)）	(V_{GSop})	-5/+20	V
稳态连续漏极电流（(T_{C} = 25^{circ}C)）	(I_{D})	98	A
功率耗散（(T_{C} = 25^{circ}C)）	(P_{D})	468	W
稳态连续漏极电流（(T_{A} = 25^{circ}C)）	(I_{D})	8.6	A
功率耗散（(T_{A} = 25^{circ}C)）	(P_{D})	3.7	W
脉冲漏极电流（(T_{A} = 25^{circ}C)）	(I_{DM})	392	A
工作结温和存储温度范围	(T{J}, T{stg})	-55 至 +175	°C
源极电流（体二极管）	(I_{S})	46	A
单脉冲漏源雪崩能量（(I_{L(pk)} = 23 A, L = 1 mH)）	(E_{AS})	264	mJ
焊接最大引脚温度（距外壳 1/8″ 处，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。

热阻参数

参数	符号	最大值	单位
结到壳稳态热阻	(R_{θJC})	0.32	°C/W
结到环境稳态热阻	(R_{θJA})	41	°C/W

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，温度系数 (V{(BR)DSS}/T_{J}) 为 0.5 V/°C。
• 零栅压漏极电流：(I{DSS}) 在 (V{GS} = 0 V)，(T{J} = 25^{circ}C)，(V{DS} = 1200 V) 时为 100 μA；在 (T_{J} = 175^{circ}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：在 (V{GS} = V{DS})，(I_{D} = 20 mA) 时，范围为 1.8 - 4.3 V。
• 推荐栅极电压：-5 至 +20 V。
• 漏源导通电阻：在 (V{GS} = 20 V)，(I{D} = 60 A)，(T{J} = 25^{circ}C) 时，典型值为 20 mΩ，最大值为 28 mΩ；在 (T{J} = 175^{circ}C) 时，典型值为 35 mΩ，最大值为 50 mΩ。
• 正向跨导：在 (V{DS} = 20 V)，(I{D} = 60 A) 时，典型值为 34 S。

电荷、电容及栅极电阻

参数	符号	测试条件	典型值	单位
输入电容	(C_{iss})	(V{GS} = 0 V)，(f = 1 MHz)，(V{DS} = 800 V)	2943	pF
输出电容	(C_{oss})	-	258	pF
反向传输电容	(C_{rss})	-	24	pF
总栅极电荷	(Q_{G(TOT)})	(V{GS} = -5 / 20 V)，(V{DS} = 600 V)，(I_{D} = 80 A)	220	nC
阈值栅极电荷	(Q_{G(TH)})	-	33	nC
栅源电荷	(Q_{GS})	-	66	nC
栅漏电荷	(Q_{GD})	-	63	nC
栅极电阻	(R_{G})	(f = 1 MHz)	1.6 - 2	Ω

开关特性

参数	符号	测试条件	典型值	单位
导通延迟时间	(t_{d(ON)})	(V_{GS} = -5 / 20 V)	22 - 35	ns
上升时间	(t_{r})	(V{DS} = 800 V)，(I{D} = 80 A)，(R_{G} = 2 Ω) 电感负载	20 - 32	ns
关断延迟时间	(t_{d(OFF)})	(V{GS} = -5 / 20 V)，(V{DS} = 800 V)，(I{D} = 80 A)，(R{G} = 2 Ω) 电感负载	42 - 67	ns
下降时间	(t_{f})	(V{GS} = -5 / 20 V)，(V{DS} = 800 V)，(I{D} = 80 A)，(R{G} = 2 Ω) 电感负载	9 - 18	ns
导通开关损耗	(E_{ON})	-	461	μJ
关断开关损耗	(E_{OFF})	-	400	μJ
总开关损耗	(E_{tot})	-	861	μJ

漏源二极管特性

• 脉冲漏源二极管正向电流：(I_{SDM}) 最大值为 392 A。
• 漏源二极管正向电压：(V_{SD}) 典型值为 3.7 V。

典型特性曲线

文档中还给出了一系列典型特性曲线，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、最大额定正向偏置安全工作区、单脉冲最大功率耗散以及结到壳瞬态热响应曲线等。这些曲线能帮助工程师更好地了解器件在不同条件下的性能表现，从而进行更合理的设计。

机械尺寸与封装信息

该器件采用 D2PAK - 7L（TO - 263 - 7L HV）封装，文档详细给出了封装的尺寸信息，包括各部分的最小、最大尺寸。同时，还提供了通用标记图和推荐的焊盘图案。订购信息显示，NTBG020N120SC1 以 800 个/卷带盘的形式发货。

总结

安森美（onsemi）的 NTBG020N120SC1 碳化硅 MOSFET 凭借其低导通电阻、超低栅极电荷、低电容高速开关等出色特性，为 UPS、DC - DC 转换器和升压逆变器等应用提供了高性能的解决方案。工程师在设计相关电路时，可以充分利用其各项参数和典型特性曲线，优化电路性能。不过，在实际应用中，还需要根据具体的工作条件对器件的性能进行验证，以确保系统的可靠性和稳定性。大家在使用这款器件时，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。