onsemi碳化硅MOSFET：NTH4L070N120M3S技术解析

在电子工程领域，功率半导体器件的性能对众多应用的效率和可靠性起着关键作用。今天，我们来深入了解onsemi推出的一款碳化硅（SiC）MOSFET——NTH4L070N120M3S。

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产品概述

NTH4L070N120M3S是一款采用TO - 247 - 4L封装的N沟道MOSFET，具备65mΩ的典型导通电阻（@ (V{GS}=18V) ），耐压达1200V，属于EliteSiC系列。它具有超低的栅极电荷（(Q{G(tot)} = 57nC) ）和低电容（(C_{oss}=57pF) ），能够实现高速开关，并且经过了100%雪崩测试。此外，该器件符合无卤和RoHS标准，二级互连采用无铅2LI工艺。

典型应用场景

这款MOSFET适用于多种应用场景，包括：

• 太阳能逆变器：在太阳能发电系统中，高效的逆变器能够将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，NTH4L070N120M3S的高速开关特性和低导通电阻有助于提高逆变器的效率。
• 电动汽车充电站：随着电动汽车的普及，快速、高效的充电设施需求日益增长。该MOSFET可以满足充电站对高功率、高可靠性的要求。
• 不间断电源（UPS）：在电力中断时，UPS能够为关键设备提供临时电力支持。NTH4L070N120M3S的稳定性和低损耗特性可以确保UPS系统的可靠运行。
• 储能系统：储能系统用于存储电能，在需要时释放。该MOSFET有助于提高储能系统的充放电效率。
• 开关模式电源（SMPS）：SMPS广泛应用于各种电子设备中，NTH4L070N120M3S可以提高电源的效率和功率密度。

最大额定值

参数	条件	数值	单位
漏源电压（(V_{DSS})）	-	1200	V
栅源电压（(V_{GS})）	-	-10/+22	V
连续漏极电流（(I_{D})）	(T_{C}=25^{circ}C)，稳态	34	A
连续漏极电流（(I_{D})）	(T_{C}=100^{circ}C)，稳态	24	A
脉冲漏极电流（(I_{DM})）	(T_{C}=25^{circ}C)	98	A
功率耗散（(P_{D})）	(T_{C}=25^{circ}C)，稳态	160	W
功率耗散（(P_{D})）	(T_{C}=100^{circ}C)，稳态	80	W
工作结温和存储温度范围（(T{J},T{stg})）	-	-55 to +175	(^{circ}C)
源极电流（体二极管）	(T{C}=25^{circ}C)，(V{GS}=-3V)	31	A
单脉冲漏源雪崩能量（(E_{AS})）	-	91	mJ
焊接时最大引脚温度（距外壳1/25英寸，10s）	-	270	(^{circ}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数值，这些数值并非恒定不变，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})）：当(V{GS}=0V)，(I{D}=1mA)时，为1200V。其温度系数为 - 0.3V/ (^{circ}C) （(I_{D}=1mA)，参考25 (^{circ}C) ）。
• 零栅压漏极电流（(I_{DSS})）：当(V{DS}=1200V)，(T{J}=25^{circ}C)时，为100μA。
• 栅源泄漏电流（(I_{GSS})）：当(V{GS}= + 22/ - 10V)，(V{DS}=0V)时，为±1μA。

开态特性

• 栅极阈值电压：范围为2.04 - 4.4V。
• 漏源导通电阻（(R_{DS(on)})）：在(V{GS}=18V)，(I{D}=15A)，(T_{J}=25^{circ}C)时，典型值为65mΩ，最大值为87mΩ。

电荷、电容与栅极电阻

• 输入电容：典型值为57pF。
• 反向传输电容：为5pF。
• 总栅极电荷（(Q_{G(TOT)})）：当(I_{D}=15A)时，为57nC。
• 栅源电荷（(Q_{GS})）：为9.6nC。
• 栅漏电荷（(Q_{GD})）：为17nC。
• 栅极电阻（(R_{G})）：为4.3Ω。

开关特性

• 导通延迟时间（(t_{d(ON)})）：在(I{D}=15A)，(R{G}=4.7Ω)条件下有相应数值。
• 上升时间：同样在上述条件下确定。
• 导通开关损耗（(E_{ON})）：为124μJ。
• 关断开关损耗（(E_{OFF})）：为36μJ。

热特性与推荐工作条件

热特性

结到环境的稳态热阻最大为40 (^{circ}C/W) 。

推荐工作条件

栅源电压的工作值范围为 - 5… - 3 + 18V。超出推荐工作范围可能会影响器件的可靠性。

典型特性图表

文档中提供了一系列典型特性图表，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关系、导通电阻随温度变化、导通电阻与栅源电压关系、传输特性、开关损耗与漏极电流关系、开关损耗与漏源电压关系、开关损耗与栅极电阻关系、开关损耗与温度关系、反向漏极电流与体二极管正向电压关系、栅源电压与总电荷关系、电容与漏源电压关系、无钳位电感开关能力、最大连续漏极电流与壳温关系、安全工作区、单脉冲最大功率耗散、结到壳瞬态热响应等。这些图表有助于工程师更直观地了解器件在不同条件下的性能表现，从而更好地进行电路设计。

机械封装尺寸

该器件采用TO - 247 - 4LD封装（CASE 340CJ），文中给出了详细的封装尺寸，包括A、A1、A2、b、b1、b2、C、D、D1、D2、e、e1、E、E1、E/2、L、L1、P、p1、Q、S等尺寸的最小值、标称值和最大值。这些尺寸信息对于电路板布局和机械设计非常重要。

总结

NTH4L070N120M3S碳化硅MOSFET凭借其优异的性能和广泛的应用场景，为电子工程师在设计高效、可靠的功率电路时提供了一个不错的选择。在实际应用中，工程师需要根据具体的设计要求，结合器件的各项特性和参数，合理选择和使用该器件。同时，要注意遵循器件的最大额定值和推荐工作条件，以确保器件的正常运行和长期可靠性。大家在使用这款MOSFET的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。