onsemi NGTB35N65FL2WG IGBT深度解析

在电子工程师的日常工作中，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一个绕不开的关键器件。今天，我们就来深入探讨一下 onsemi 的 NGTB35N65FL2WG IGBT，看看它有哪些独特的性能和应用。

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一、IGBT概述

NGTB35N65FL2WG 采用了坚固且经济高效的场截止 II 型沟槽结构，这种结构赋予了它卓越的性能。在高要求的开关应用中，它能同时实现低导通状态电压和最小的开关损耗，适用于 UPS 和太阳能等应用领域。此外，该器件还集成了一个具有低正向电压的软快速续流二极管。

二、产品特性

2.1 先进技术

• 场截止技术：采用极其高效的带有场截止技术的沟槽结构，最高结温 $T_{J max }$ 可达 $175^{circ} C$，这使得它在高温环境下也能稳定工作。

  2.2 二极管特性

• 软快速反向恢复二极管：具有软快速反向恢复特性，优化了高速开关性能。

  2.3 短路能力

• 5μs 短路承受能力：在 $V{GE}=15 V$，$V{CE}=400 V$，$T_{J} leq+150^{circ} C$ 的条件下，能承受 5μs 的短路时间，这为电路的安全运行提供了保障。

  2.4 环保特性

• 无铅器件：符合环保要求，响应了当今社会对绿色电子的需求。

三、典型应用

3.1 太阳能逆变器

在太阳能发电系统中，逆变器是将直流电转换为交流电的关键设备。NGTB35N65FL2WG 的低导通损耗和高速开关特性，能够有效提高太阳能逆变器的效率，减少能量损失。

3.2 不间断电源（UPS）

UPS 在电力中断时为设备提供应急电源，对可靠性和效率要求极高。该 IGBT 的高性能可以确保 UPS 在各种情况下稳定工作，保障设备的正常运行。

3.3 焊接设备

焊接过程中需要精确控制电流和电压，NGTB35N65FL2WG 的快速开关能力和短路保护特性，能够满足焊接设备对稳定性和安全性的要求。

四、绝对最大额定值

额定值	符号	值	单位
集电极 - 发射极电压	$V_{CES}$	650	V
集电极电流（$T{C}=25^{circ} C$）（$T{C}=100^{circ} C$）	$I_{C}$	70 35	A
二极管正向电流（$T{C}=25^{circ} C$）（$T{C}=100^{circ} C$）	$I_{F}$	70 35	A
二极管脉冲电流（受 $T_{J max}$ 限制）	$I_{FM}$	120	A
脉冲集电极电流（$T{pulse}$ 受 $T{Jmax}$ 限制）	$I_{CM}$	120	A
短路承受时间（$V{GE}=15 V$，$V{CE}=400 V$，$T_{J} leq+150^{circ} C$）	$t_{sc}$	5	μs
栅极 - 发射极电压	$V_{GE}$	±20	V
瞬态栅极 - 发射极电压（$T_{PULSE} = 5 μs$，$D < 0.10$）		±30	V
功率耗散（$T_{C}=25^{circ} C$）	$P_{D}$	300 150	W
工作结温范围	$T_{J}$	-55 至 +175	°C
储存温度范围	$T_{stg}$	-55 至 +175	°C
焊接引线温度（距外壳 1/8"，5 秒）	$T_{SLD}$	260	°C

需要注意的是，超过最大额定值表中列出的应力可能会损坏器件。如果超过这些限制，不能保证器件的功能，可能会造成损坏并影响可靠性。

五、热特性

额定值	符号	值	单位
IGBT 的结 - 壳热阻	$R_{JC}$	0.50	°C/W
二极管的结 - 壳热阻	$R_{JC}$	1.00	°C/W
结 - 环境热阻	$R_{JA}$	40	°C/W

热特性对于 IGBT 的性能和可靠性至关重要。了解这些热阻参数，有助于工程师在设计散热系统时做出合理的决策。

六、电气特性

6.1 静态特性

• 集电极 - 发射极击穿电压：在栅极 - 发射极短路（$V{GE} = 0 V$，$I{C} = 500 A$）的情况下，$V_{(BR)CES}$ 为 650 V。
• 集电极 - 发射极饱和电压：当 $V{GE} = 15 V$，$I{C} = 35 A$ 时，$V{CEsat}$ 典型值为 1.70 V；当 $T{J} = 175°C$ 时，$V_{CEsat}$ 为 2.20 V。
• 栅极 - 发射极阈值电压：$V_{GE(th)}$ 范围在 4.5 - 6.5 V 之间。
• 集电极 - 发射极截止电流：在 $V{GE} = 0 V$，$V{CE} = 650 V$ 时，$I{CES}$ 最大为 0.5 mA；当 $T{J} = 175°C$ 时，$I_{CES}$ 最大为 4.0 mA。
• 栅极泄漏电流：在 $V{GE} = 20 V$，$V{CE} = 0 V$ 时，$I_{GES}$ 为 200 nA。

6.2 动态特性

• 输入电容：$C_{ies}$ 典型值为 3115 pF。
• 输出电容：$C_{oes}$ 典型值为 149 pF。
• 反向传输电容：$C_{res}$ 典型值为 88 pF。
• 栅极总电荷：$Q_{g}$ 典型值为 125 nC。
• 栅极 - 发射极电荷：$Q_{ge}$ 典型值为 30 nC。
• 栅极 - 集电极电荷：$Q_{gc}$ 典型值为 63 nC。

6.3 开关特性（感性负载）

在不同温度下，开关特性有所不同。以 $T{J}=25^{circ}C$ 和 $T{J}=150^{circ}C$ 为例：	温度	开通延迟时间 $t_{d(on)}$	上升时间 $t_{r}$	关断延迟时间 $t_{d(off)}$	下降时间 $t_{f}$	开通开关损耗 $E_{on}$	关断开关损耗 $E_{off}$	总开关损耗 $E_{ts}$
$T_{J}=25^{circ}C$	72 ns	40 ns	132 ns	75 ns	0.84 mJ	0.28 mJ	1.12 mJ
$T_{J}=150^{circ}C$	70 ns	38 ns	135 ns	96 ns	1.05 mJ	0.50 mJ	1.55 mJ

6.4 二极管特性

• 正向电压：在 $V{GE} = 0 V$，$I{F} = 35 A$ 时，$V{F}$ 典型值为 1.50 V；当 $T{J} = 175°C$ 时，$V_{F}$ 最大为 2.90 V。
• 反向恢复时间：在不同温度和条件下，反向恢复时间有所不同。例如，$T{J}=25°C$ 时，$t{rr}$ 为 68 ns；$T{J}=175°C$ 时，$t{rr}$ 为 156 ns。
• 反向恢复电荷：$Q{rr}$ 在 $T{J}=25°C$ 时为 265 nC，$T_{J}=175°C$ 时为 836 nC。
• 反向恢复电流：$I{rm}$ 在 $T{J}=25°C$ 时为 7 A，$T_{J}=175°C$ 时为 8.43 A。

七、典型特性曲线

文档中提供了一系列典型特性曲线，包括输出特性、转移特性、$V{CE(sat)}$ 与 $T{J}$ 的关系、电容特性、二极管正向特性、栅极电荷特性、开关损耗与温度、电流、电阻、电压的关系，以及安全工作区等。这些曲线为工程师在实际应用中评估和优化电路提供了重要的参考依据。

八、机械封装

该器件采用 TO - 247 封装（CASE 340AM），文档中详细给出了封装的尺寸信息和标注图。工程师在设计 PCB 时，需要根据这些尺寸信息进行合理布局，确保器件的安装和散热效果。

九、总结

onsemi 的 NGTB35N65FL2WG IGBT 凭借其先进的技术、卓越的性能和广泛的应用领域，成为电子工程师在设计开关电路时的一个不错选择。在实际应用中，工程师需要根据具体的电路要求，结合器件的各项特性参数，进行合理的设计和优化。同时，要注意遵守器件的最大额定值，确保电路的可靠性和稳定性。你在使用 IGBT 时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。