onsemi碳化硅MOSFET NVH4L022N120M3S的特性与应用

在电子工程领域，功率半导体器件的性能对整个系统的效率和可靠性起着关键作用。今天要介绍的是安森美（onsemi）的一款碳化硅（SiC）MOSFET——NVH4L022N120M3S，它具有诸多出色的特性，适用于多种汽车应用场景。

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产品特性

低导通电阻与低栅极电荷

该MOSFET典型的导通电阻 (R{DS(on)}) 在 (V{GS}=18V) 时为 (22mOmega)，这意味着在导通状态下，器件的功率损耗较低，能够提高系统的效率。同时，其超低的栅极电荷 (Q_{G(tot)} = 137nC)，使得开关过程中所需的驱动能量减少，有助于实现高速开关。

高速开关与低电容

具备低电容特性，例如输出电容 (C_{oss}=146pF)，这使得器件在开关过程中能够快速充放电，实现高速开关动作，减少开关损耗。此外，该器件经过100%雪崩测试，保证了其在雪崩状态下的可靠性。

汽车级认证与环保特性

NVH4L022N120M3S通过了AEC - Q101认证，并且具备生产件批准程序（PPAP）能力，适用于汽车应用。同时，该器件是无卤的，符合RoHS标准（豁免7a），并且在二级互连（2LI）上是无铅的，满足环保要求。

典型应用

汽车车载充电器

在汽车车载充电器中，NVH4L022N120M3S的低导通电阻和高速开关特性能够有效提高充电效率，减少充电时间，同时降低充电器的发热，提高系统的可靠性。

电动汽车/混合动力汽车的DC - DC转换器

对于电动汽车和混合动力汽车的DC - DC转换器，该MOSFET能够在高电压和大电流的条件下稳定工作，将电池电压转换为合适的电压，为车辆的电气系统供电。

最大额定值

参数	条件	符号	值	单位
漏源电压		(V_{DSS})	1200	V
栅源电压		(V_{GS})	-10/+22	V
推荐的栅源电压工作值	(T_C < 175°C)	(V_{GSop})	-3/+18	V
连续漏极电流（稳态）	(T_C = 25°C)	(I_D)	89	A
功率耗散		(P_D)	348	W
连续漏极电流（稳态）	(T_C = 100°C)	(I_D)	62	A
功率耗散		(P_D)	174	W
脉冲漏极电流	(T_C = 25°C)	(I_{DM})	275	A
工作结温和存储温度范围		(TJ, T{stg})	-55 至 +175	°C
源极电流（体二极管）	(TC = 25°C, V{GS} = -3V)	(I_S)	72	A
单脉冲漏源雪崩能量	(I_{L(pk)} = 23.1A, L = 1mH)	(E_{AS})	267	mJ
焊接时的最大引脚温度（距外壳1/25英寸，持续10s）		(T_L)	270	°C

需要注意的是，超过最大额定值可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。同时，整个应用环境会影响热阻值，这些值不是常数，仅在特定条件下有效。

电气特性

关态特性

• 漏源击穿电压 (V{(BR)DSS}) 在 (V{GS}=0V)，(I_D = 1mA) 时为1200V。
• 栅源泄漏电流 (I{GSS}) 在 (V{GS}= +22/ - 10V)，(V_{DS}=0V) 时为 ±1A。
• 零栅压漏极电流 (I{DSS}) 在 (V{GS}=0V)，(V_{DS}=1200V) 时为一定值。
• 漏源击穿电压温度系数 (V_{(BR)DSS}/T_J) 在 (I_D = 1mA)，参考25°C时为 -0.3V/°C。

开态特性

在 (V{GOP}= +18V)，(V{DS}=10V)，(ID = 40A) 时，导通电阻 (R{DS(on)}) 有特定值。

电荷、电容与栅极电阻

• 输入电容 (C{iss}) 在 (V{GS}=0V)，(f = 1MHz)，(V_{DS}=800V) 时为一定值。
• 输出电容 (C_{oss}) 有相应值。
• 反馈电容 (C_{RSS}) 为14。
• 总栅极电荷 (Q_{G(TOT)}) 等也有各自的数值。

开关特性

• 关断延迟时间 (t_{d(OFF)}) 为48ns。
• 下降时间 (t_f) 在 (I_D = 40A)，(R_G = 4.5Omega) 电感负载条件下有特定值。
• 总开关损耗 (E_{tot}) 也有相应表现。

源漏二极管特性

• 连续源漏二极管正向电流 (I{SD}) 在 (V{GS}= -3V)，(T_C = 25°C) 时为72A。
• 脉冲源漏二极管正向电流 (I_{SDM}) 为275A。
• 正向二极管电压 (V{SD}) 在 (V{GS}= -3V)，(I_{SD}=40A)，(T_J = 25°C) 时为4.5V。

典型特性曲线

文档中还给出了一系列典型特性曲线，包括导通区域特性、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、开关损耗与漏极电流的关系、开关损耗与漏极电压的关系、开关损耗与栅极电阻的关系、开关损耗与温度的关系、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、结到壳的瞬态热响应等。这些曲线能够帮助工程师更好地了解器件在不同条件下的性能，从而进行合理的设计。

机械封装尺寸

该器件采用TO - 247 - 4L封装，文档给出了详细的封装尺寸，包括各部分的最小、标称和最大尺寸，这对于PCB布局和散热设计等方面非常重要。

总的来说，onsemi的NVH4L022N120M3S碳化硅MOSFET以其出色的性能和特性，为汽车电子领域的电源转换和控制提供了一个优秀的解决方案。工程师在设计相关系统时，可以根据这些特性和参数，合理选择和使用该器件，以实现高效、可靠的系统设计。大家在实际应用中，有没有遇到过类似器件的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。