onsemi UJ4SC075018B7S碳化硅共源共栅JFET深度剖析

在功率电子领域，碳化硅（SiC）器件凭借其卓越的性能，正逐渐成为工程师们的首选。今天，我们聚焦于安森美（onsemi）的UJ4SC075018B7S碳化硅共源共栅JFET，深入探讨其特性、应用及设计要点。

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产品概述

UJ4SC075018B7S是一款750V、18mΩ的G4 SiC FET。它采用独特的“共源共栅”电路配置，将常开型SiC JFET与Si MOSFET共同封装，形成常闭型SiC FET器件。这种设计使得该器件具有标准的栅极驱动特性，能够真正实现对Si IGBT、Si FET、SiC MOSFET或Si超结器件的“直接替换”。器件采用TO - 263 - 7封装，具备超低的栅极电荷和出色的反向恢复特性，非常适合用于开关感性负载以及任何需要标准栅极驱动的应用。

关键特性

电气性能

• 导通电阻：典型导通电阻 (R_{DS(on)}) 为18mΩ，低导通电阻有助于降低导通损耗，提高系统效率。
• 工作温度：最大工作温度可达175°C，展现出良好的高温稳定性，适用于高温环境下的应用。
• 反向恢复特性：反向恢复电荷 (Q_{rr}=125 nC)，低反向恢复电荷可减少开关损耗，提高开关速度。
• 体二极管压降：低体二极管 (V_{FSD}) 为1.14V，降低了二极管导通时的功率损耗。
• 栅极电荷：栅极电荷 (Q_{G}=37.8 nC)，低栅极电荷使得器件在开关过程中所需的驱动能量较少，提高了开关效率。
• 阈值电压：阈值电压 (V_{G(th)}) 典型值为4.8V，允许0至15V的驱动电压，方便与各种驱动电路匹配。
• 静电保护：具备HBM 2类静电保护，增强了器件的抗静电能力，提高了可靠性。

封装优势

TO - 263 - 7封装有利于实现更快的开关速度和干净的栅极波形，同时该器件符合无铅、无卤素和RoHS标准，符合环保要求。

典型应用

• 电动汽车充电：在电动汽车充电系统中，UJ4SC075018B7S的低损耗和高开关速度特性有助于提高充电效率，缩短充电时间。
• 光伏逆变器：用于光伏逆变器时，能够降低系统损耗，提高能量转换效率，增强光伏系统的性能。
• 开关模式电源：在开关模式电源中，可有效减少开关损耗，提高电源的稳定性和效率。
• 功率因数校正模块：帮助提高功率因数，减少谐波干扰，提高电能质量。
• 电机驱动：为电机驱动提供高效的开关控制，降低电机驱动系统的能耗。
• 感应加热：在感应加热应用中，快速的开关速度和低损耗特性能够提高加热效率。

电气参数详解

最大额定值

参数	测试条件	值	单位
(V_{DS})（漏源电压）	-	750	V
(V_{GS})（栅源电压）	DC	-20至 +20	V
	AC ((f > 1 Hz))	-25至 +25	V
(I_{D})（连续漏极电流）	(T_{C}=25°C)	72	A
	(T_{C}=100°C)	52	A
(I_{DM})（脉冲漏极电流）	(T_{C}=25°C)	208	A
(E_{AS})（单脉冲雪崩能量）	(L = 15 mH)，(I_{AS}=3.6 A)	97.2	mJ
(dv/dt)（SiC FET dv/dt 鲁棒性）	(V_{DS}≤500 V)	200	V/ns
(P_{tot})（功率耗散）	(T_{C}=25°C)	259	W
(T_{J,max})（最大结温）	-	175	°C
(T{J}, T{STG})（工作和存储温度）	-	-55至175	°C
(T_{SOLDER})（回流焊接温度）	回流MSL 1	245	°C

热特性

热阻 (R_{JC})（结到壳）典型值为0.58°C/W，最小值为0.45°C/W，低的热阻有助于将芯片产生的热量快速传导到外壳，保证器件的散热性能。

电气特性

在 (T{J}= +25°C) 条件下，给出了一系列电气特性参数，如漏源击穿电压 (BV{DS})、栅极阈值电压 (V{G(th)}) 等。同时，还给出了反向二极管的相关特性，如二极管连续正向电流、反向恢复电荷 (Q{rr}) 等，以及动态特性，如有效输出电容 (C{oss(er)})、总栅极电荷 (Q{G}) 等。

典型特性曲线

文档中提供了大量的典型特性曲线，包括不同温度下的输出特性曲线、归一化导通电阻与温度的关系曲线、转移特性曲线、栅极电荷曲线等。这些曲线直观地展示了器件在不同工作条件下的性能变化，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。

应用设计要点

PCB布局

由于SiC FET具有较高的dv/dt和di/dt速率，因此建议进行合理的PCB布局设计，以最小化电路寄生参数。良好的PCB布局可以减少电磁干扰（EMI），提高系统的稳定性。

外部栅极电阻

当FET工作在二极管模式时，建议使用外部栅极电阻，以实现最佳的反向恢复性能。合适的栅极电阻可以控制开关速度和反向恢复过程，减少开关损耗。

缓冲电路

使用小阻值 (R{(G)}) 的缓冲电路与使用高阻值 (R{(G)}) 相比，能够提供更好的EMI抑制效果，同时具有更高的效率。小阻值 (R{(G)}) 可以更好地控制关断时的 (V{(DS)}) 峰值尖峰和振铃持续时间，并且总开关损耗更小，在中到满载范围内能显著降低 (E{(OFF)})，仅使 (E{(ON)}) 略有增加，从而提高系统效率。

订购信息

UJ4SC075018B7S的型号为UJ4SC075018B7S，采用TO - 263 - 7（无铅、无卤素）封装，每盘800个，以卷带形式包装。

总结

安森美UJ4SC075018B7S碳化硅共源共栅JFET以其出色的电气性能、良好的热特性和广泛的应用范围，为功率电子设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，工程师需要根据具体的设计要求，合理利用器件的特性，并注意PCB布局、栅极电阻和缓冲电路等设计要点，以充分发挥器件的性能优势，提高系统的效率和可靠性。你在使用类似碳化硅器件时遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。