onsemi NVH4L095N065SC1碳化硅MOSFET:汽車電子應用的理想之選
在汽車電子領域,隨著電動汽車(EV)和混合動力汽車(HEV)的快速發展,對功率半導體器件的性能和可靠性提出了更高的要求。碳化硅(SiC)MOSFET憑借其優異的性能,成為了汽車電源系統中的關鍵組件。今天,我們就來詳細探討一下onsemi的NVH4L095N065SC1這款N溝道碳化硅MOSFET。
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產品概述
NVH4L095N065SC1采用TO247 - 4L封裝,具備650V的耐壓能力,適用于多種汽車電子應用,如車載充電器(On - Board Charger)和汽車DC/DC轉換器等。它具有低導通電阻、低柵極電荷和低輸出電容等特點,能夠有效提高系統效率和功率密度。

關鍵特性
低導通電阻
該器件在不同柵源電壓下具有不同的導通電阻。典型情況下,當$V{GS}=18V$時,$R{DS(on)} = 70m\Omega$;當$V{GS}=15V$時,$R{DS(on)} = 95m\Omega$。低導通電阻有助于降低功率損耗,提高系統效率。大家在實際應用中,是否考慮過如何根據不同的工作電壓來選擇合適的導通電阻,以達到最佳的效率呢?
超低柵極電荷和低輸出電容
超低的柵極電荷($Q{G(tot)} = 50nC$)和低輸出電容($C{oss}=89pF$)使得該MOSFET在開關過程中能夠快速響應,減少開關損耗,提高開關頻率。這對于提高系統的功率密度和動態性能非常重要。
雪崩測試和AEC - Q101認證
經過100%雪崩測試,確保了器件在異常情況下的可靠性。同時,該器件通過了AEC - Q101認證并具備PPAP能力,符合汽車級應用的嚴格要求。
環保特性
該器件無鉛且符合RoHS標準,滿足環保要求。
最大額定值
| 參數 | 符號 | 數值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 漏源電壓 | $V_{DSS}$ | 650 | V |
| 柵源電壓 | $V_{GS}$ | - 8/+22 | V |
| 推薦柵源電壓($T_c<175^{\circ}C$) | $V_{GSop}$ | - 5/+18 | V |
| 連續漏極電流($T_c = 25^{\circ}C$) | $I_D$ | 31 | A |
| 功率耗散($T_c = 25^{\circ}C$) | $P_D$ | 129 | W |
| 連續漏極電流($T_c = 100^{\circ}C$) | $I_D$ | 22 | A |
| 功率耗散($T_c = 100^{\circ}C$) | $P_D$ | 64 | W |
| 脈沖漏極電流($T_c = 25^{\circ}C$) | $I_{DM}$ | 97 | A |
| 工作結溫和存儲溫度范圍 | $TJ$,$T{stg}$ | - 55 to +175 | $^{\circ}C$ |
| 源極電流(體二極管) | $I_S$ | 26 | A |
| 單脈沖漏源雪崩能量 | $E_{AS}$ | 44 | mJ |
| 焊接最大引腳溫度 | $T_L$ | 260 | $^{\circ}C$ |
需要注意的是,超過最大額定值可能會損壞器件,影響其可靠性。而且整個應用環境會影響熱阻值,這些值并非恒定不變,僅在特定條件下有效。
電氣特性
關斷特性
- 漏源擊穿電壓:$V{(BR)DSS}=650V$($V{GS}=0V$,$I_D = 1mA$),溫度系數為$-0.15V/^{\circ}C$。
- 零柵壓漏極電流:$I_{DSS}$在$T_J = 25^{\circ}C$時為$10\mu A$,在$T_J = 175^{\circ}C$時為$1mA$。
- 柵源泄漏電流:$I{GSS}$在$V{GS}= + 18/ - 5V$,$V_{DS}=0V$時為$250nA$。
導通特性
- 柵極閾值電壓:$V{GS(TH)}$在$V{GS}=V_{DS}$,$I_D = 4mA$時,范圍為$1.8 - 4.3V$。
- 推薦柵極電壓:$V_{GOP}$為$-5/+18V$。
- 漏源導通電阻:在不同條件下有不同值,如$V_{GS}=15V$,$I_D = 12A$,$TJ = 25^{\circ}C$時為$95m\Omega$;$V{GS}=18V$,$I_D = 12A$,$TJ = 25^{\circ}C$時為$70 - 105m\Omega$;$V{GS}=18V$,$I_D = 12A$,$T_J = 175^{\circ}C$時為$85m\Omega$。
- 正向跨導:$g{FS}$在$V{DS}=10V$,$I_D = 12A$時為$6.9S$。
電荷、電容和柵極電阻
| 參數 | 測試條件 | 典型值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 輸入電容 | $V{GS}=0V$,$f = 1MHz$,$V{DS}=325V$ | 956 | pF |
| 輸出電容 | - | 89 | pF |
| 反向傳輸電容 | - | 7.8 | pF |
| 總柵極電荷 | $V{GS}=-5/18V$,$V{DS}=520V$,$I_D = 12A$ | 50 | nC |
| 柵源電荷 | - | 14 | nC |
| 柵漏電荷 | - | 15 | nC |
| 柵極電阻 | $f = 1MHz$ | 7.6 | $\Omega$ |
開關特性
| 參數 | 測試條件 | 典型值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 開通延遲時間 | $V_{GS}=-5/18V$ | 8 | ns |
| 上升時間 | $V_{DS}=400V$,$I_D = 12A$ | 12 | ns |
| 關斷延遲時間 | $R_G = 2.2\Omega$,感性負載 | 20 | ns |
| 下降時間 | - | 9 | ns |
| 開通開關損耗 | - | 34 | mJ |
| 關斷開關損耗 | - | 11 | mJ |
| 總開關損耗 | - | 45 | mJ |
漏源二極管特性
| 參數 | 測試條件 | 典型值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 連續漏源二極管正向電流 | $V_{GS}=-5V$,$T_J = 25^{\circ}C$ | 26 | A |
| 脈沖漏源二極管正向電流 | - | 97 | A |
| 正向二極管電壓 | $V{GS}=-5V$,$I{SD}=12A$,$T_J = 25^{\circ}C$ | 4.5 | V |
| 反向恢復時間 | $V{GS}=-5/18V$,$I{SD}=12A$,$di/dt = 1000A/\mu s$ | 15 | ns |
| 反向恢復電荷 | - | 62 | nC |
| 反向恢復能量 | - | 6.5 | mJ |
| 峰值反向恢復電流 | - | 8 | A |
| 充電時間 | - | 8 | ns |
| 放電時間 | - | 7 | ns |
典型特性曲線
文檔中給出了多個典型特性曲線,如導通區域特性、歸一化導通電阻與漏極電流和柵極電壓的關系、導通電阻隨溫度的變化、導通電阻與柵源電壓的關系、傳輸特性、二極管正向電壓與電流的關系、柵源電壓與總電荷的關系、電容與漏源電壓的關系、非鉗位電感開關能力、最大連續漏極電流與殼體溫度的關系、安全工作區和單脈沖最大功率耗散等。這些曲線可以幫助工程師更好地了解器件的性能和特性,在實際應用中進行合理的設計和優化。
封裝尺寸
該MOSFET采用TO - 247 - 4LD封裝(CASE 340CJ),文檔詳細給出了封裝的尺寸信息,所有尺寸單位為毫米,同時說明了一些注意事項,如無行業標準適用于該封裝,尺寸不包括毛刺、模具飛邊和連接條突出部分等。
總結
onsemi的NVH4L095N065SC1碳化硅MOSFET憑借其優異的性能和可靠的質量,為汽車電子應用提供了一個理想的解決方案。在設計汽車車載充電器和DC/DC轉換器等應用時,工程師可以充分利用該器件的低導通電阻、低柵極電荷和低輸出電容等特性,提高系統的效率和功率密度。同時,其經過雪崩測試和AEC - Q101認證,確保了在汽車級應用中的可靠性。不過,在實際應用中,工程師還需要根據具體的應用場景和要求,對器件的各項參數進行仔細評估和驗證,以確保系統的性能和可靠性。大家在使用類似的MOSFET時,有沒有遇到過一些挑戰或者有什么獨特的設計經驗呢?歡迎在評論區分享。
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