onsemi碳化硅MOSFET NVHL023N065M3S技术解析

在电子工程领域，功率器件的性能直接影响着整个系统的效率和可靠性。碳化硅（SiC）MOSFET作为新一代功率器件，以其卓越的性能在众多应用中崭露头角。本文将详细解析onsemi的SiC MOSFET NVHL023N065M3S，为电子工程师在设计中提供有价值的参考。

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产品概述

NVHL023N065M3S是onsemi推出的一款650V、23mΩ的SiC MOSFET，属于EliteSiC系列，采用TO - 247 - 3L封装。该器件具有多项优异特性，使其在汽车和工业应用中表现出色。

产品特性

低导通电阻

典型的导通电阻 (R{DS(on)}=23mΩ)（(V{GS}=18V)），低导通电阻意味着在导通状态下，器件的功率损耗更小，能够有效提高系统效率，减少发热。在实际应用中，这对于降低系统的能源消耗和提高可靠性至关重要。

超低栅极电荷

总栅极电荷 (Q_{G(tot)} = 69nC)，超低的栅极电荷使得器件在开关过程中所需的驱动能量减少，从而降低了驱动电路的功耗，同时也有助于提高开关速度。

高速开关与低电容

输出电容 (C_{oss}=153pF)，低电容特性使得器件在开关过程中的充放电时间缩短，能够实现高速开关，降低开关损耗。这对于高频应用场景，如开关电源和电机驱动等非常有利。

雪崩测试与可靠性

该器件经过100%雪崩测试，并且符合AEC - Q101标准，具备PPAP能力，这意味着它在汽车等对可靠性要求极高的应用中能够稳定工作。同时，器件为无卤产品，符合RoHS标准（豁免7a），第二级互连为无铅2LI，符合环保要求。

应用领域

汽车车载充电器

在汽车车载充电器中，NVHL023N065M3S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，同时降低发热，提高系统的可靠性和稳定性。

电动汽车/混合动力汽车的DC - DC转换器

在电动汽车和混合动力汽车的DC - DC转换器中，该器件能够实现高效的电压转换，为车辆的电气系统提供稳定的电源，有助于提高车辆的续航里程和性能。

关键参数

最大额定值

参数	符号	数值	单位
漏源电压	(V_{DSS})	650	V
栅源电压	(V_{GS})	- 8/+22	V
连续漏极电流（(T_C = 25°C)）	(I_D)	70	A
功率耗散（(T_C = 25°C)）	(P_D)	263	W
连续漏极电流（(T_C = 100°C)）	(I_D)	49	A
功率耗散（(T_C = 100°C)）	(P_D)	131	W
脉冲漏极电流（(T_C = 25°C)，(t_p = 100μs)）	(I_{DM})	218	A
连续源漏电流（体二极管）（(TC = 25°C)，(V{GS} = - 3V)）	(I_S)	40	A
脉冲源漏电流（体二极管）（(T_C = 25°C)，(t_p = 100μs)）	(I_{SM})	181	A
单脉冲雪崩能量	(E_{AS})	192	mJ
工作结温和存储温度范围	(TJ)，(T{stg})	- 55 to +175	°C
焊接用引脚温度（距外壳1/8″，10秒）	(T_L)	270	°C

热特性

参数	符号	数值	单位
结到外壳热阻	(R_{JC})	0.57	°C/W
结到环境热阻	(R_{JA})	40	°C/W

推荐工作条件

栅源电压工作值 (V_{GSop}) 为 - 5... - 3/+18V。需要注意的是，超出推荐工作范围的应力可能会影响器件的可靠性。

电气特性

关断特性

• 漏源击穿电压 (V{(BR)DSS})：在 (V{GS} = 0V)，(I_D = 1mA)，(T_J = 25°C) 时为650V。
• 漏源击穿电压温度系数： - 89mV/°C。
• 零栅压漏电流 (I{DSS})：在 (V{DS} = 650V)，(TJ = 25°C) 时为 - 10μA；在 (V{DS} = 650V)，(T_J = 175°C) 时为 - 500μA。
• 栅源泄漏电流 (I{GSS})：在 (V{GS} = - 8/+22V)，(V_{DS} = 0V) 时为 ±1.0μA。

导通特性

• 漏源导通电阻 (R{DS(on)})：在不同的 (V{GS}) 和 (TJ) 条件下有不同的值，例如在 (V{GS} = 18V)，(I_D = 20A)，(T_J = 25°C) 时为23mΩ。
• 栅极阈值电压 (V{GS(TH)})：在 (V{GS} = V_{DS})，(I_D = 10mA)，(T_J = 25°C) 时为2 - 4V。
• 正向跨导 (g{FS})：在 (V{DS} = 10V)，(I_D = 20A) 时为 - 14S。

电荷、电容与栅极电阻

• 输入电容 (C{ISS})：在 (V{DS} = 400V)，(V_{GS} = 0V)，(f = 1MHz) 时为 - 1952pF。
• 输出电容 (C_{OSS})：153pF。
• 反向传输电容 (C_{RSS})： - 13pF。
• 总栅极电荷 (Q{G(tot)})：在 (V{DD} = 400V)，(ID = 20A)，(V{GS} = - 3/18V) 时为 - 69nC。
• 栅源电荷 (Q_{GS})： - 19nC。
• 栅漏电荷 (Q_{GD})： - 18nC。
• 栅极电阻 (R_G)：在 (f = 1MHz) 时为4.0Ω。

开关特性

• 开通延迟时间 (t{d(ON)})：在 (V{GS} = - 3/18V)，(V_{DD} = 400V)，(I_D = 20A)，(R_G = 4.7Ω)，(T_J = 25°C) 时为 - 12ns。
• 关断延迟时间 (t_{d(OFF)})：38ns。
• 上升时间 (t_r)： - 30ns。
• 下降时间 (t_f)： - 11ns。
• 开通开关损耗 (E_{ON})：174μJ。
• 关断开关损耗 (E_{OFF})：44μJ。
• 总开关损耗 (E_{TOT})： - 218μJ。

源漏二极管特性

在 (I{SD} = 20A)，(V{GS} = - 3V)，(TJ = 25°C) 时，源漏二极管的正向压降 (V{SD}) 为4.5V（典型值4.2V）。

典型特性曲线

文档中还给出了一系列典型特性曲线，包括输出特性、转移特性、导通电阻与栅极电压、漏极电流、结温的关系，电容特性、栅极电荷特性、反向导通特性、安全工作区、雪崩电流与脉冲时间的关系、最大功率耗散与外壳温度的关系、电感开关损耗与漏极电流、漏极电压、栅极电阻的关系以及热响应特性等。这些曲线能够帮助工程师更深入地了解器件的性能，在设计中做出更合理的选择。

机械封装与订购信息

该器件采用TO - 247 - 3LD封装，文档中给出了详细的封装尺寸和标记图。订购信息显示，NVHL023N065M3S以30个/管的形式发货。

总结

onsemi的SiC MOSFET NVHL023N065M3S凭借其低导通电阻、超低栅极电荷、高速开关和高可靠性等优异特性，在汽车和工业应用中具有广阔的应用前景。电子工程师在设计相关电路时，可以根据器件的各项参数和典型特性曲线，合理选择工作条件，优化电路设计，提高系统的性能和可靠性。大家在实际应用中，是否遇到过类似器件的选型和使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。