FGHL50T65MQD：650V、50A场截止沟槽IGBT的技术解析

在电力电子领域，IGBT（绝缘栅双极型晶体管）作为关键的功率半导体器件，广泛应用于各种电力转换和控制电路中。今天，我们来深入探讨一款来自安森美（onsemi）的场截止沟槽IGBT——FGHL50T65MQD。

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产品概述

FGHL50T65MQD采用了场截止第四代中速IGBT技术和全电流额定共封装二极管技术。它具有650V的耐压和50A的额定电流，适用于多种典型应用场景。

产品特性

• 高结温能力：最大结温可达175°C，这使得它能够在高温环境下稳定工作，扩大了其应用范围。
• 正温度系数：具有正温度系数，便于并联操作，可提高系统的功率处理能力。
• 高电流能力：能够承受较高的电流，满足高功率应用的需求。
• 低饱和电压：典型饱和电压VCE(sat)在IC = 50A时为1.45V，有助于降低功率损耗，提高系统效率。
• 全面测试：100%的器件经过ILM测试，保证了产品的可靠性。
• 优化的开关特性：开关过程平滑，参数分布紧密，有助于减少电磁干扰。
• 环保合规：符合RoHS标准，满足环保要求。

典型应用

• 太阳能逆变器：在太阳能发电系统中，将直流电转换为交流电，实现电能的高效转换。
• UPS和ESS：用于不间断电源和储能系统，保障电力供应的稳定性。
• PFC和转换器：功率因数校正和直流 - 直流转换，提高电能质量和转换效率。

产品参数

最大额定值

参数	符号	数值	单位
集电极 - 发射极电压	VCES	650	V
栅极 - 发射极电压	VGES	±20	V
瞬态栅极 - 发射极电压	VGES	±30	V
集电极电流（TC = 25°C）	IC	80	A
集电极电流（TC = 100°C）	IC	50	A
脉冲集电极电流（ILM）	ILM	200	A
脉冲集电极电流（ICM）	ICM	200	A
二极管正向电流（TC = 25°C）	IF	55	A
二极管正向电流（TC = 65°C）	IF	40	A
脉冲二极管最大正向电流	IFM	200	A
非重复正向浪涌电流（tp = 8.3ms，TC = 25°C）	IF,SM	135	A
非重复正向浪涌电流（tp = 8.3ms，TC = 150°C）	IF,SM	120	A
最大功耗（TC = 25°C）	PD	268	W
最大功耗（TC = 100°C）	PD	134	W
工作结温和存储温度范围	TJ, Tstg	-55 to +175	°C
焊接用最大引脚温度（距外壳1/8″，5s）	TL	300	°C

热特性

参数	符号	数值	单位
IGBT结 - 壳热阻	RθJC	0.56	°C/W
二极管结 - 壳热阻	RθJC	1.07	°C/W
结 - 环境热阻	RθJA	40	°C/W

电气特性

关断特性

• 集电极 - 发射极击穿电压：VGE = 0V，IC = 1mA时，BVCES为650V。
• 击穿电压温度系数：VGE = 0V，IC = 1mA时，BVCES/TJ为 - 0.6V/°C。
• 集电极 - 发射极截止电流：VGE = 0V，VCE = 650V时，ICES最大为250μA。
• 栅极泄漏电流：VGE = 20V，VCE = 0V时，IGES最大为±400nA。

导通特性

• 栅极 - 发射极阈值电压：VGE = VCE，IC = 50mA时，VGE(th)在3.0 - 6.0V之间。
• 集电极 - 发射极饱和电压：VGE = 15V，IC = 50A时，典型值为1.45V；TJ = 175°C时，典型值为1.77V。

动态特性

• 输入电容：VCE = 30V，VGE = 0V，f = 1MHz时，Cies典型值为3226pF。
• 输出电容：Coes典型值为85pF。
• 反向传输电容：Cres典型值为10pF。
• 栅极总电荷：VCE = 400V，IC = 50A，VGE = 15V时，Qg典型值为94nC。
• 栅极 - 发射极电荷：Qge典型值为17nC。
• 栅极 - 集电极电荷：Qgc典型值为22nC。

开关特性（感性负载）

不同温度和电流条件下，开关时间和开关损耗有所不同。例如，在TC = 25°C，VCC = 400V，IC = 50A，RG = 10，VGE = 15V的感性负载条件下，开通延迟时间td(on)典型值为23ns，上升时间tr典型值为34ns，关断延迟时间td(off)典型值为120ns，下降时间tf典型值为46ns，开通开关损耗Eon典型值为1.05mJ，关断开关损耗Eoff典型值为0.70mJ，总开关损耗Ets典型值为1.75mJ。

二极管特性

• 二极管正向电压：IF = 50A，TC = 25°C时，VFM典型值为2.45V；TC = 175°C时，典型值为2.2V。
• 反向恢复能量：IF = 50A，dlF/dt = 200A/μs，TC = 175°C时，Erec典型值为57μJ。
• 二极管反向恢复时间：IF = 50A，dlF/dt = 200A/μs，TC = 25°C时，Trr典型值为32ns；TC = 175°C时，典型值为202ns。
• 二极管反向恢复电荷：IF = 50A，dlF/dt = 200A/μs，TC = 25°C时，Qrr典型值为46nC；TC = 175°C时，典型值为814nC。

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、饱和电压特性、电容特性、栅极电荷特性、开关特性、开关损耗特性、正向特性、反向恢复特性和瞬态热阻抗特性等。这些曲线直观地展示了器件在不同条件下的性能表现，对于工程师进行电路设计和性能评估具有重要的参考价值。

总结

FGHL50T65MQD作为一款高性能的场截止沟槽IGBT，具有高结温、低饱和电压、优化的开关特性等优点，适用于太阳能逆变器、UPS、PFC和转换器等多种应用场景。工程师在设计电路时，可以根据其参数和特性曲线，合理选择工作条件，以实现系统的高效稳定运行。大家在实际应用中，有没有遇到过类似IGBT的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。