探索 onsemi NTHL075N065SC1 SiC MOSFET 的卓越性能

在電力電子領域，SiC（碳化硅）MOSFET 正憑借其獨特的優勢逐漸成為眾多應用的首選。今天，我們就來深入了解 onsemi 推出的 NTHL075N065SC1 SiC MOSFET，看看它究竟有哪些出色的特性。

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產品概述

NTHL075N065SC1 是 onsemi 旗下 EliteSiC 系列的一員，屬于 650V、57mΩ 的 SiC MOSFET，采用 TO - 247 - 3L 封裝。這種封裝形式在散熱和電氣性能方面都有不錯的表現，適用于多種功率應用場景。

關鍵特性

低導通電阻

在不同的柵源電壓下，該 MOSFET 具有較低的導通電阻。典型情況下，當 $V{GS} = 18V$ 時，$R{DS(on)} = 57mΩ$；當 $V{GS} = 15V$ 時，$R{DS(on)} = 75mΩ$。低導通電阻意味著在導通狀態下，MOSFET 的功率損耗更小，能夠提高系統的效率。這對于追求高效能的電源設計來說至關重要，大家在實際設計中，是否考慮過導通電阻對系統效率的具體影響呢？

低電荷和電容

它具有超低的柵極電荷（$Q{G(tot)} = 61nC$）和低輸出電容（$C{oss} = 107pF$）。低柵極電荷可以減少開關過程中的驅動損耗，而低輸出電容則有助于降低開關損耗。這兩個特性使得該 MOSFET 在高頻開關應用中表現出色，能夠有效提高系統的開關速度和效率。在高頻開關電路設計中，如何充分利用這些低電荷和電容特性來優化電路性能呢？

高可靠性

該器件經過 100% 雪崩測試，能夠承受一定的雪崩能量（$E_{AS} = 83mJ$），這表明它在面對異常情況時具有較高的可靠性。同時，其工作結溫范圍為 - 55℃ 至 + 175℃，可以適應較為惡劣的工作環境。而且，該器件是無鹵的，并且符合 RoHS 標準（豁免條款 7a），在環保方面也表現良好。在實際應用中，大家是否遇到過因器件可靠性問題導致的系統故障呢？

典型應用

NTHL075N065SC1 適用于多種典型應用場景，如開關模式電源（SMPS）、太陽能逆變器、不間斷電源（UPS）和能量存儲系統等。在這些應用中，它的低損耗和高可靠性能夠充分發揮優勢，提高整個系統的性能和穩定性。例如，在太陽能逆變器中，它可以幫助提高能量轉換效率，減少能量損失；在 UPS 中，能夠確保在市電中斷時快速切換，為負載提供穩定的電源。大家在這些應用場景中，是否使用過類似的 SiC MOSFET 呢？

最大額定值

該 MOSFET 的最大額定值在不同條件下有明確規定。例如，漏源電壓 $V{DSS}$ 最大為 650V，柵源電壓 $V{GS}$ 為 - 8V 至 + 22V，推薦的柵源電壓 $V_{GSop}$ 在 $T_c < 175℃$ 時為 - 5V 至 + 18V。在連續漏極電流方面，當 $T_c = 25℃$ 時，穩態連續漏極電流 $I_D$ 為 38A；當 $T_c = 100℃$ 時，$I_D$ 為 26A。功率耗散方面，當 $T_c = 25℃$ 時，$P_D$ 為 148W；當 $T_c = 100℃$ 時，$P_D$ 為 74W。這些額定值為工程師在設計電路時提供了重要的參考依據，大家在設計時是否會嚴格按照這些額定值來選擇器件呢？

熱阻特性

熱阻是衡量器件散熱性能的重要指標。該 MOSFET 的結到殼熱阻（穩態）$R{θJc}$ 最大為 1.01℃/W，結到環境熱阻（穩態）$R{θJA}$ 最大為 40℃/W。了解這些熱阻特性有助于工程師合理設計散熱系統，確保器件在正常工作溫度范圍內運行。在實際散熱設計中，大家通常會采用哪些方法來降低器件的溫度呢？

電氣特性

關斷特性

在關斷狀態下，漏源擊穿電壓 $V{(BR)DSS}$ 在 $V{GS} = 0V$、$I_D = 1mA$ 時為 650V，其溫度系數為 - 0.15V/℃（$ID = 20mA$，參考溫度為 25℃）。零柵壓漏電流 $I{DSS}$ 在 $V{GS} = 0V$、$V{DS} = 650V$、$T_J = 25℃$ 時為 10μA，在 $TJ = 175℃$ 時為 1mA。柵源泄漏電流 $I{GSS}$ 在 $V{GS} = + 18V$ 或 - 5V、$V{DS} = 0V$ 時為 250nA。

導通特性

柵極閾值電壓 $V{GS(TH)}$ 在 $V{CS} = V{PS}$、$I = 5mA$ 時，最小值為 1.8V，典型值為 2.8V，最大值為 4.3V。推薦的柵源電壓 $V{GOP}$ 為 - 5V 至 + 18V。導通電阻 $R{DS(on)}$ 在不同條件下有不同的值，如在 $V{GS} = 15V$、$I_D = 15A$、$TJ = 25℃$ 時，典型值為 75mΩ；在 $V{GS} = 18V$、$I_D = 15A$、$TJ = 25℃$ 時，典型值為 57mΩ，最大值為 85mΩ；在 $V{GS} = 18V$、$I_D = 15A$、$TJ = 175℃$ 時，典型值為 68mΩ。正向跨導 $g{FS}$ 在 $V_{DS} = 10V$、$I_D = 15A$ 時，典型值為 9S。

電荷、電容和柵極電阻特性

輸入電容 $C{iss}$ 在 $V{GS} = 0V$、$f = 1MHz$、$V{OS} = 325V$ 時為 1196pF，輸出電容 $C{oss}$ 為 107pF，反向傳輸電容 $C{RSS}$ 為 9pF。總柵極電荷 $Q{G(TOT)}$ 在 $VS = - 5V$ 至 18V、$V{PS} = 520V$、$ID = 15A$ 時為 61nC，柵源電荷 $Q{GS}$ 為 19nC，柵漏電荷 $Q_{GD}$ 為 18nC。柵極電阻 $R_G$ 在 $f = 1MHz$ 時為 5.8Ω。

開關特性

開通延遲時間 $t_{d(ON)}$ 為 10ns，上升時間 $tr$ 為 12ns，關斷延遲時間 $t{d(OFF)}$ 為 20ns，下降時間 $tf$ 為 7ns。開通開關損耗 $E{ON}$ 為 38μJ，關斷開關損耗 $E{OFF}$ 為 16μJ，總開關損耗 $E{tot}$ 為 54μJ。

漏源二極管特性

連續漏源二極管正向電流 $I{SD}$ 在 $V{GS} = - 5V$、$TJ = 25℃$ 時為 38A，脈沖漏源二極管正向電流 $I{SDM}$ 為 120A。正向二極管電壓 $V{SD}$ 在 $V{GS} = - 5V$、$I_{SD} = 15A$、$TJ = 25℃$ 時為 4.4V。反向恢復時間 $t{RR}$ 為 18ns，反向恢復電荷 $Q{RR}$ 為 85nC，反向恢復能量 $E{REC}$ 為 10.6mJ，峰值反向恢復電流 $I_{RRM}$ 為 10A，充電時間 $t_a$ 為 10ns，放電時間 $t_b$ 為 8ns。

典型特性曲線

文檔中還給出了一系列典型特性曲線，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溫的關系、安全工作區、單脈沖最大功率耗散以及結到殼熱響應等。這些曲線能夠幫助工程師更直觀地了解該 MOSFET 在不同條件下的性能表現，從而更好地進行電路設計和優化。大家在實際設計中，是否經常參考這些特性曲線來調整電路參數呢？

機械尺寸

該 MOSFET 采用 TO - 247 - 3LD 封裝，文檔詳細給出了其機械尺寸和封裝圖。這些尺寸信息對于 PCB 布局和散熱設計非常重要，工程師需要根據這些尺寸來合理安排器件在電路板上的位置和散熱結構。在 PCB 設計中，大家是否遇到過因器件封裝尺寸問題導致的布局困難呢？

總的來說，onsemi 的 NTHL075N065SC1 SiC MOSFET 具有低導通電阻、低電荷和電容、高可靠性等諸多優點，適用于多種功率應用場景。電子工程師在設計相關電路時，可以充分利用其特性，提高系統的性能和效率。但在實際應用中，還需要根據具體的設計要求和工作條件，合理選擇和使用該器件，并注意其最大額定值、熱阻特性等參數，確保系統的穩定運行。大家在使用 SiC MOSFET 時，還遇到過哪些問題和挑戰呢？歡迎在評論區分享交流。