onsemi UJ3C120070K4S碳化硅共源共栅JFET深度解析

在电力电子领域，功率开关器件的性能对整个系统的效率、可靠性和成本有着至关重要的影响。碳化硅（SiC）技术的出现，为功率开关带来了新的突破。今天，我们就来深入了解一下onsemi的UJ3C120070K4S碳化硅共源共栅JFET。

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产品概述

UJ3C120070K4S是一款1200V、70 mΩ的G3 SiC FET，采用独特的“共源共栅”电路配置，将常开型SiC JFET与Si MOSFET封装在一起，形成了常闭型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”。它采用TO247 - 4封装，具有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。

产品特性

电气性能

• 导通电阻：典型导通电阻 (R_{DS (on) }) 为70 mΩ，较低的导通电阻可以有效降低导通损耗，提高系统效率。
• 工作温度：最大工作温度可达175 °C，这使得该器件能够在高温环境下稳定工作，适应各种恶劣的应用场景。
• 反向恢复特性：反向恢复电荷 (Q_{rr}=113 nC)，反向恢复时间短，能够减少开关损耗，提高开关速度。
• 体二极管压降：低体二极管 (V_{FSD}) 为1.41 V，降低了二极管导通时的损耗。
• 栅极电荷：栅极电荷 (Q_{G}=46 nC)，低栅极电荷意味着驱动功率小，能够降低驱动电路的功耗。
• 阈值电压：阈值电压 (V_{G(th)}) 典型值为5.0 V，允许0至15 V的驱动电压，方便与各种驱动电路配合使用。

其他特性

• 低固有电容：具有低固有电容，并且具备ESD保护，HBM Class 2和CDM Class C3，能够有效防止静电对器件的损坏。
• 环保特性：该器件无铅、无卤素，符合ROHS标准，满足环保要求。

典型应用

• 电动汽车充电：在电动汽车充电系统中，需要高效、可靠的功率开关器件来实现电能的转换和传输。UJ3C120070K4S的低损耗和高开关速度特性，能够提高充电效率，缩短充电时间。
• 光伏逆变器：光伏逆变器需要将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，UJ3C120070K4S的高性能可以提高逆变器的效率和可靠性，减少能量损失。
• 开关模式电源：在开关模式电源中，该器件的低导通电阻和低开关损耗能够降低电源的功耗，提高电源的效率和稳定性。
• 功率因数校正模块：功率因数校正模块需要对输入电流进行校正，提高功率因数。UJ3C120070K4S的快速开关特性和低损耗能够满足功率因数校正的要求。
• 电机驱动：电机驱动系统需要精确控制电机的转速和转矩，UJ3C120070K4S的高性能可以实现电机的高效驱动，提高电机的运行效率。
• 感应加热：感应加热设备需要快速、高效地将电能转换为热能，UJ3C120070K4S的高开关速度和低损耗特性能够满足感应加热的需求。

产品参数

最大额定值

参数	符号	测试条件	值	单位
漏源电压	(V_{DS})		1200	V
栅源电压	(V_{GS})	DC	-25 至 +25	V
连续漏极电流（(T_{C}=25 °C)）	(I_{D})	(T_{C}=25 °C)	34.5	A
连续漏极电流（(T_{C}=100 °C)）	(I_{D})	(T_{C}=100 °C)	25.5	A
脉冲漏极电流	(I_{DM})	(T_{C}=25 °C)	80	A
单脉冲雪崩能量	(E_{AS})	(L = 15 mH)，(I_{AS}=2.8 A)	58.5	mJ
功率耗散	(P_{tot})	(T_{C}=25 °C)	254.2	W
最大结温	(T_{J,max})		175	°C
工作和存储温度	(T{J})，(T{STG})		-55 至 175	°C
焊接时最大引脚温度（距外壳1/8”，5秒）	(T_{L})		250	°C

热特性

参数	符号	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
结到外壳的热阻	(R_{θJC})			0.45	0.59	°C/W

电气特性

电气特性在 (T_{J}= +25 °C) 时给出，除非另有说明。这里涵盖了静态特性、反向二极管特性、电容特性、开关特性等多个方面，具体参数可参考数据手册。

典型性能图表

数据手册中提供了一系列典型性能图表，包括不同温度下的输出特性、导通电阻与温度的关系、栅极电荷特性、反向恢复电荷与结温的关系等。这些图表能够帮助工程师更好地了解器件在不同工作条件下的性能表现，为电路设计提供参考。

应用信息

SiC FET由高压SiC耗尽型JFET和低压硅MOSFET串联组成，硅MOSFET作为控制单元，SiC JFET在关断状态下提供高电压阻断能力。这种组合使得SiC FET与标准栅极驱动器兼容，并且在低导通电阻、输出电容、栅极电荷和反向恢复电荷等方面具有出色的性能，从而降低了导通和开关损耗。同时，SiC FET还具有良好的反向导通能力，无需外部反并联二极管。

在使用SiC FET时，由于其高dv/dt和di/dt速率，强烈建议进行合理的PCB布局设计，以最小化电路寄生参数。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。

订购信息

部件编号	标记	封装	运输方式
UJ3C120070K4S	UJ3C120070K4S	TO247 - 4 15.90x20.96x5.03, 5.44P（无铅、无卤素）	600 / 管

总结

onsemi的UJ3C120070K4S碳化硅共源共栅JFET以其出色的性能和广泛的应用领域，为电力电子工程师提供了一个优秀的功率开关解决方案。在设计电路时，工程师可以根据实际需求，结合器件的参数和特性，进行合理的选型和设计。同时，要注意PCB布局和驱动电路的设计，以充分发挥器件的性能优势。大家在实际应用中是否遇到过类似器件的选型和设计问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。