onsemi碳化硅共源共栅JFET：高性能功率器件的新选择

在当今的电子设计领域，功率器件的性能直接影响着电子设备的效率和可靠性。onsemi推出的UF3C120150K4S碳化硅（SiC）共源共栅JFET，为工程师们提供了一种高性能的解决方案。下面，我们就来详细了解一下这款器件。

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产品概述

UF3C120150K4S是一款功率N沟道器件，采用TO247 - 4封装，耐压达1200V，典型导通电阻为150mΩ。它将onsemi高性能的F3 SiC快速JFET与共源共栅优化的MOSFET共同封装，是市场上唯一采用标准栅极驱动的SiC器件。该系列器件通过4引脚TO247 - 4封装实现了快速开关，并且具有同类器件中最佳的反向恢复特性，非常适合用于开关感性负载以及需要标准栅极驱动的应用。

产品特性

电气性能优越

• 低导通电阻：典型导通电阻 (R_{DS(on), typ}) 为150mΩ，能有效降低导通损耗，提高系统效率。
• 宽电压范围：漏源电压 (V{DS}) 可达1200V，栅源电压 (V{GS}) 在 - 25V至 + 25V之间，适应不同的工作环境。
• 高电流承载能力：连续漏极电流在 (T{C}=25^{circ}C) 时为18.4A， (T{C}=100^{circ}C) 时为13.8A；脉冲漏极电流在 (T_{C}=25^{circ}C) 时可达38A。

热性能良好

• 高工作温度：最大工作温度为175°C，能在高温环境下稳定工作，减少散热设计的压力。
• 低热阻：结到外壳的热阻为0.9，有利于热量的散发，保证器件的可靠性。

其他特性

• 优秀的反向恢复特性：反向恢复电荷低，能减少开关损耗，提高开关速度。
• 低栅极电荷和固有电容：降低了驱动功率，提高了开关效率。
• ESD保护：HBM 2类静电放电保护，增强了器件的抗干扰能力。
• 环保设计：无铅、无卤素，符合RoHS标准。

典型应用

该器件的应用范围广泛，包括但不限于以下几个领域：

• 电动汽车充电：能满足快速充电的需求，提高充电效率。
• 光伏逆变器：提升能量转换效率，降低损耗。
• 开关模式电源：提高电源的稳定性和效率。
• 功率因数校正模块：改善功率因数，减少电能浪费。
• 电机驱动：实现高效的电机控制。
• 感应加热：提供快速、高效的加热解决方案。

性能参数

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（注1）	(I_{D})	(T_{C}=25^{circ}C)	18.4	A
	(T_{C}=100^{circ}C)	13.8	A
脉冲漏极电流（注2）	(I_{DM})	(T_{C}=25^{circ}C)	38	A
单脉冲雪崩能量（注3）	(E_{AS})	(L = 15mH)， (I_{AS}=2A)	30	mJ
功率耗散	(P_{tot})	(T_{C}=25^{circ}C)	166.7	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英寸，5秒）	(T_{L})		250	°C

注：

1. 受 (T_{J, max}) 限制。
2. 脉冲宽度 (t{p}) 受 (T{J, max}) 限制。
3. 起始 (T_{J}=25^{circ}C)。

电气特性

在 (T{J}= + 25^{circ}C) 时，该器件具有一系列典型的电气特性，如击穿电压 (BV{DS}) 为1200V，总栅极泄漏电流、导通电阻、正向电压等都有相应的典型值和最大值。同时，在不同的测试条件下，其开关特性，如开通延迟时间、上升时间、关断延迟时间、下降时间以及开关能量等也有明确的参数。

典型性能图表

文档中提供了多个典型性能图表，展示了不同温度下的输出特性、归一化导通电阻与温度的关系、转移特性、阈值电压与结温的关系、栅极电荷、第三象限特性、电容特性、直流漏极电流降额、总功率耗散、最大瞬态热阻抗、安全工作区、钳位电感开关能量与漏极电流和结温的关系以及反向恢复电荷与结温的关系等。这些图表为工程师在设计电路时提供了重要的参考依据。

应用信息

SiC共源共栅器件由高压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。这种组合使得器件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表现出色，从而降低了导通和开关损耗。此外，SiC共源共栅器件还具有出色的反向导通能力，无需外部反并联二极管。

在设计PCB时，由于该器件具有较高的dv/dt和di/dt速率，强烈建议进行合理的布局设计，以最小化电路寄生参数。当共源共栅器件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。如需了解更多关于共源共栅操作的信息，可访问onsemi的SiC产品网站：https://www.onsemi.com/products/discrete−power−modul es/silicon−carbide−sic 。

订购信息

UF3C120150K4S的订购信息如下：	部件编号	标记	封装	包装
UF3C120150K4S	UF3C120150K4S	TO247 - 4 15.90x20.96x5.03，5.44P	600个/管

机械尺寸

文档还提供了TO247 - 4封装的机械尺寸信息，包括各个引脚和封装的具体尺寸及公差范围，同时给出了推荐的PCB通孔尺寸。这些信息对于PCB设计和器件安装非常重要。

总结

onsemi的UF3C120150K4S碳化硅共源共栅JFET以其高性能、宽应用范围和良好的热性能等优势，为电子工程师在设计功率电路时提供了一个可靠的选择。在实际应用中，工程师们需要根据具体的需求和电路设计要求，合理选择和使用该器件，同时注意PCB布局和散热设计等方面的问题，以充分发挥其性能优势。大家在使用这款器件的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。