onsemi NVH4L060N065SC1碳化硅功率MOSFET的性能剖析与应用指南

在电子工程领域，功率MOSFET作为关键的半导体器件，广泛应用于各类电源转换和功率控制电路中。今天，我们将深入探讨安森美（onsemi）的一款N沟道单通道碳化硅（SiC）功率MOSFET——NVH4L060N065SC1，它采用TO247 - 4L封装，具备出色的性能特点，适用于汽车等多种应用场景。

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产品关键特性

低导通电阻与电荷电容

NVH4L060N065SC1在导通电阻方面表现优异。典型情况下，当$V{GS}=18V$时，$R{DS(on)}=44m\Omega$；当$V{GS}=15V$时，$R{DS(on)}=60m\Omega$。这种低导通电阻特性有助于降低导通损耗，提高功率转换效率。同时，它还拥有超低的栅极电荷（$Q{G(tot)} = 74nC$）和低电容（$C{oss}=133pF$），能够减少开关损耗，加快开关速度，提升系统的整体性能。

高可靠性与质量认证

该器件经过100%雪崩测试，具备良好的抗雪崩能力，能在恶劣的工作条件下稳定运行。此外，它通过了AEC - Q101汽车级认证，并且具备PPAP生产件批准程序能力，符合汽车行业的严格质量要求。同时，它是无铅产品，符合RoHS环保标准。

主要参数解读

最大额定值

这款MOSFET的最大额定值为我们在设计电路时提供了重要的参考依据。其漏源电压$V{DSS}$为650V，栅源电压$V{GS}$范围是 - 8V至 + 22V，推荐的栅源电压工作值$V{GSop}$在 - 5V至 + 18V之间（$T{c}<175^{\circ}C$）。在不同的温度条件下，连续漏极电流和功率耗散有所不同。例如，在$T{c}=25^{\circ}C$的稳态下，连续漏极电流$I{D}$为47A，功率耗散$P{D}$为176W；在$T{c}=100^{\circ}C$时，$I{D}$降为33A，$P{D}$为88W。此外，脉冲漏极电流$I{DM}$在$T{c}=25^{\circ}C$时可达152A，工作结温和存储温度范围为 - 55°C至 + 175°C。

电气特性

1. 关断特性：漏源击穿电压$V{(BR)DSS}$为650V，其温度系数为 - 0.15V/°C。零栅压漏极电流$I{DSS}$在$T{J}=25^{\circ}C$时为10μA，在$T{J}=175^{\circ}C$时为1mA。栅源泄漏电流$I{GSS}$在$V{GS}= + 18V$或 - 5V、$V_{DS}=0V$时为250nA。
2. 导通特性：栅极阈值电压$V{GS(TH)}$在$V{GS}=V{DS}$、$I{D}=6.5mA$时，范围为1.8V至4.3V。推荐的栅极电压$V{GOP}$为 - 5V至 + 18V。在不同的$V{GS}$和$T{J}$条件下，漏源导通电阻$R{DS(on)}$有所变化，如$V{GS}=18V$、$I{D}=20A$、$T{J}=25^{\circ}C$时，$R{DS(on)}$为44mΩ至70mΩ；$T{J}=175^{\circ}C$时，$R{DS(on)}$为50mΩ。正向跨导$g{FS}$在$V{DS}=10V$、$I_{D}=20A$时为12S。
3. 电荷、电容与栅极电阻：输入电容$C{ISS}$在$V{GS}=0V$、$f = 1MHz$、$V{DS}=325V$时为1473pF，输出电容$C{OSS}$为133pF，反向传输电容$C{RSS}$为13pF。总栅极电荷$Q{G(tot)}$在$V{GS}= - 5V$至18V、$V{DS}=520V$、$I{D}=20A$时为74nC，栅源电荷$Q{GS}$为20nC，栅漏电荷$Q{GD}$为23nC，栅极电阻$R{G}$在$f = 1MHz$时为3.9Ω。
4. 开关特性：在$V{GS}= - 5V$至18V、$V{DS}=400V$、$I{D}=20A$、$R{G}=2.2Ω$的感性负载条件下，开通延迟时间$t{d(ON)}$为11ns，上升时间$t{r}$为14ns，关断延迟时间$t{d(OFF)}$为24ns，下降时间$t{f}$为11ns。开通开关损耗$E{ON}$为45μJ，关断开关损耗$E{OFF}$为18μJ，总开关损耗$E_{tot}$为63μJ。
5. 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35A，脉冲漏源二极管正向电流$I{SDM}$为152A。正向二极管电压$V{SD}$在$V{GS}= - 5V$、$I{SD}=20A$、$T{J}=25^{\circ}C$时为4.3V。反向恢复时间$t{RR}$为17.7ns，反向恢复电荷$Q{RR}$为90.6nC，反向恢复能量$E{REC}$为8.7μJ，峰值反向恢复电流$I{RRM}$为10.2A，充电时间$T{a}$为9.8ns，放电时间$T{b}$为7.8ns。

典型应用场景

NVH4L060N065SC1特别适用于汽车领域，如汽车车载充电器和电动汽车/混合动力汽车（EV/HEV）的DC/DC转换器。在这些应用中，其高耐压、低损耗和高可靠性的特点能够满足汽车电子系统对功率转换效率和稳定性的严格要求。

封装与订购信息

该器件采用TO247 - 4L封装，具体的封装尺寸在文档中有详细说明。订购时，NVH4L060N065SC1以每管30个单位的形式发货。

设计注意事项

在使用NVH4L060N065SC1进行电路设计时，需要注意以下几点：

1. 最大额定值是器件安全工作的极限，超过这些值可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。
2. 热阻是一个重要的参数，整个应用环境会影响热阻值，它不是一个常数，仅在特定条件下有效。因此，在设计散热系统时，需要充分考虑实际的工作环境和散热条件。
3. 对于开关特性和二极管特性，不同的测试条件会导致参数有所差异。在实际应用中，需要根据具体的工作条件对器件的性能进行评估和验证。

总之，onsemi的NVH4L060N065SC1碳化硅功率MOSFET凭借其出色的性能和高可靠性，为汽车电子等领域的功率转换电路设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，电子工程师需要根据具体的设计需求，合理选择和使用该器件，以实现系统的最佳性能。大家在使用这款器件的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的设计经验呢？欢迎在评论区分享交流。