探索 onsemi NTHL075N065SC1 SiC MOSFET 的卓越性能

在电力电子领域，SiC（碳化硅）MOSFET 正凭借其独特的优势逐渐成为众多应用的首选。今天，我们就来深入了解 onsemi 推出的 NTHL075N065SC1 SiC MOSFET，看看它究竟有哪些出色的特性。

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产品概述

NTHL075N065SC1 是 onsemi 旗下 EliteSiC 系列的一员，属于 650V、57mΩ 的 SiC MOSFET，采用 TO - 247 - 3L 封装。这种封装形式在散热和电气性能方面都有不错的表现，适用于多种功率应用场景。

关键特性

低导通电阻

在不同的栅源电压下，该 MOSFET 具有较低的导通电阻。典型情况下，当 $V{GS} = 18V$ 时，$R{DS(on)} = 57mΩ$；当 $V{GS} = 15V$ 时，$R{DS(on)} = 75mΩ$。低导通电阻意味着在导通状态下，MOSFET 的功率损耗更小，能够提高系统的效率。这对于追求高效能的电源设计来说至关重要，大家在实际设计中，是否考虑过导通电阻对系统效率的具体影响呢？

低电荷和电容

它具有超低的栅极电荷（$Q{G(tot)} = 61nC$）和低输出电容（$C{oss} = 107pF$）。低栅极电荷可以减少开关过程中的驱动损耗，而低输出电容则有助于降低开关损耗。这两个特性使得该 MOSFET 在高频开关应用中表现出色，能够有效提高系统的开关速度和效率。在高频开关电路设计中，如何充分利用这些低电荷和电容特性来优化电路性能呢？

高可靠性

该器件经过 100% 雪崩测试，能够承受一定的雪崩能量（$E_{AS} = 83mJ$），这表明它在面对异常情况时具有较高的可靠性。同时，其工作结温范围为 - 55℃ 至 + 175℃，可以适应较为恶劣的工作环境。而且，该器件是无卤的，并且符合 RoHS 标准（豁免条款 7a），在环保方面也表现良好。在实际应用中，大家是否遇到过因器件可靠性问题导致的系统故障呢？

典型应用

NTHL075N065SC1 适用于多种典型应用场景，如开关模式电源（SMPS）、太阳能逆变器、不间断电源（UPS）和能量存储系统等。在这些应用中，它的低损耗和高可靠性能够充分发挥优势，提高整个系统的性能和稳定性。例如，在太阳能逆变器中，它可以帮助提高能量转换效率，减少能量损失；在 UPS 中，能够确保在市电中断时快速切换，为负载提供稳定的电源。大家在这些应用场景中，是否使用过类似的 SiC MOSFET 呢？

最大额定值

该 MOSFET 的最大额定值在不同条件下有明确规定。例如，漏源电压 $V{DSS}$ 最大为 650V，栅源电压 $V{GS}$ 为 - 8V 至 + 22V，推荐的栅源电压 $V_{GSop}$ 在 $T_c < 175℃$ 时为 - 5V 至 + 18V。在连续漏极电流方面，当 $T_c = 25℃$ 时，稳态连续漏极电流 $I_D$ 为 38A；当 $T_c = 100℃$ 时，$I_D$ 为 26A。功率耗散方面，当 $T_c = 25℃$ 时，$P_D$ 为 148W；当 $T_c = 100℃$ 时，$P_D$ 为 74W。这些额定值为工程师在设计电路时提供了重要的参考依据，大家在设计时是否会严格按照这些额定值来选择器件呢？

热阻特性

热阻是衡量器件散热性能的重要指标。该 MOSFET 的结到壳热阻（稳态）$R{θJc}$ 最大为 1.01℃/W，结到环境热阻（稳态）$R{θJA}$ 最大为 40℃/W。了解这些热阻特性有助于工程师合理设计散热系统，确保器件在正常工作温度范围内运行。在实际散热设计中，大家通常会采用哪些方法来降低器件的温度呢？

电气特性

关断特性

在关断状态下，漏源击穿电压 $V{(BR)DSS}$ 在 $V{GS} = 0V$、$I_D = 1mA$ 时为 650V，其温度系数为 - 0.15V/℃（$ID = 20mA$，参考温度为 25℃）。零栅压漏电流 $I{DSS}$ 在 $V{GS} = 0V$、$V{DS} = 650V$、$T_J = 25℃$ 时为 10μA，在 $TJ = 175℃$ 时为 1mA。栅源泄漏电流 $I{GSS}$ 在 $V{GS} = + 18V$ 或 - 5V、$V{DS} = 0V$ 时为 250nA。

导通特性

栅极阈值电压 $V{GS(TH)}$ 在 $V{CS} = V{PS}$、$I = 5mA$ 时，最小值为 1.8V，典型值为 2.8V，最大值为 4.3V。推荐的栅源电压 $V{GOP}$ 为 - 5V 至 + 18V。导通电阻 $R{DS(on)}$ 在不同条件下有不同的值，如在 $V{GS} = 15V$、$I_D = 15A$、$TJ = 25℃$ 时，典型值为 75mΩ；在 $V{GS} = 18V$、$I_D = 15A$、$TJ = 25℃$ 时，典型值为 57mΩ，最大值为 85mΩ；在 $V{GS} = 18V$、$I_D = 15A$、$TJ = 175℃$ 时，典型值为 68mΩ。正向跨导 $g{FS}$ 在 $V_{DS} = 10V$、$I_D = 15A$ 时，典型值为 9S。

电荷、电容和栅极电阻特性

输入电容 $C{iss}$ 在 $V{GS} = 0V$、$f = 1MHz$、$V{OS} = 325V$ 时为 1196pF，输出电容 $C{oss}$ 为 107pF，反向传输电容 $C{RSS}$ 为 9pF。总栅极电荷 $Q{G(TOT)}$ 在 $VS = - 5V$ 至 18V、$V{PS} = 520V$、$ID = 15A$ 时为 61nC，栅源电荷 $Q{GS}$ 为 19nC，栅漏电荷 $Q_{GD}$ 为 18nC。栅极电阻 $R_G$ 在 $f = 1MHz$ 时为 5.8Ω。

开关特性

开通延迟时间 $t_{d(ON)}$ 为 10ns，上升时间 $tr$ 为 12ns，关断延迟时间 $t{d(OFF)}$ 为 20ns，下降时间 $tf$ 为 7ns。开通开关损耗 $E{ON}$ 为 38μJ，关断开关损耗 $E{OFF}$ 为 16μJ，总开关损耗 $E{tot}$ 为 54μJ。

漏源二极管特性

连续漏源二极管正向电流 $I{SD}$ 在 $V{GS} = - 5V$、$TJ = 25℃$ 时为 38A，脉冲漏源二极管正向电流 $I{SDM}$ 为 120A。正向二极管电压 $V{SD}$ 在 $V{GS} = - 5V$、$I_{SD} = 15A$、$TJ = 25℃$ 时为 4.4V。反向恢复时间 $t{RR}$ 为 18ns，反向恢复电荷 $Q{RR}$ 为 85nC，反向恢复能量 $E{REC}$ 为 10.6mJ，峰值反向恢复电流 $I_{RRM}$ 为 10A，充电时间 $t_a$ 为 10ns，放电时间 $t_b$ 为 8ns。

典型特性曲线

文档中还给出了一系列典型特性曲线，如导通区域特性、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、非钳位电感开关能力、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壳热响应等。这些曲线能够帮助工程师更直观地了解该 MOSFET 在不同条件下的性能表现，从而更好地进行电路设计和优化。大家在实际设计中，是否经常参考这些特性曲线来调整电路参数呢？

机械尺寸

该 MOSFET 采用 TO - 247 - 3LD 封装，文档详细给出了其机械尺寸和封装图。这些尺寸信息对于 PCB 布局和散热设计非常重要，工程师需要根据这些尺寸来合理安排器件在电路板上的位置和散热结构。在 PCB 设计中，大家是否遇到过因器件封装尺寸问题导致的布局困难呢？

总的来说，onsemi 的 NTHL075N065SC1 SiC MOSFET 具有低导通电阻、低电荷和电容、高可靠性等诸多优点，适用于多种功率应用场景。电子工程师在设计相关电路时，可以充分利用其特性，提高系统的性能和效率。但在实际应用中，还需要根据具体的设计要求和工作条件，合理选择和使用该器件，并注意其最大额定值、热阻特性等参数，确保系统的稳定运行。大家在使用 SiC MOSFET 时，还遇到过哪些问题和挑战呢？欢迎在评论区分享交流。