安森美 UF3C120080B7S碳化硅共源共栅JFET：高性能功率器件的卓越之选

一、引言

在当今电子技术飞速发展的时代，功率器件的性能对于各类电子设备的高效运行起着至关重要的作用。安森美的UF3C120080B7S碳化硅（SiC）共源共栅JFET就是一款具有卓越性能的功率N沟道器件，它为众多应用领域带来了新的解决方案。本文将深入剖析这款器件的特点、性能参数以及应用信息，为电子工程师们提供全面的参考。

文件下载：UF3C120080B7S-D.PDF

二、器件概述

2.1 独特的共源共栅电路配置

UF3C120080B7S基于独特的“共源共栅”电路配置，将常开型SiC JFET与Si MOSFET共同封装，形成了常闭型SiC FET器件。这种创新的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“直接替代”。

2.2 封装形式

该器件采用TO - 263 - 7封装，这种封装形式具有诸多优势。它不仅便于安装和焊接，而且在散热方面表现出色，能够有效地将器件产生的热量散发出去，保证器件的稳定运行。

2.3 突出特点

• 超低栅极电荷：低栅极电荷（(Q_{G}=23 nC)）意味着在开关过程中，驱动电路所需提供的能量较少，从而降低了驱动损耗，提高了系统的效率。
• 出色的反向恢复特性：反向恢复电荷(Q{rr}=140 nC)，低体二极管正向电压(V{FSD}=1.5 V)，使得该器件在开关感性负载时表现优异，减少了开关损耗和电磁干扰。
• 宽工作温度范围：最大工作温度可达175 °C，能够适应各种恶劣的工作环境，保证了器件的可靠性和稳定性。
• ESD保护：具备HBM 2类静电放电保护，有效防止静电对器件造成损坏，提高了器件的抗干扰能力。
• 环保特性：该器件无铅、无卤素，符合RoHS标准，体现了环保理念。

三、性能参数

3.1 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 to +25	V
连续漏极电流（(T_{C}=25 °C)）	(I_{D})	(T_{C}=25 °C)	28.8	A
连续漏极电流（(T_{C}=100 °C)）	(I_{D})	(T_{C}=100 °C)	21	A
脉冲漏极电流	(I_{DM})	(T_{C}=25 °C)	77	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)	190	W
最大结温	(T_{J,max})		175	°C
工作和存储温度	(T{J}, T{STG})		-55 to 175	°C
回流焊接温度	(T_{solder})	回流MSL 3	260	°C

3.2 电气特性

3.2.1 静态特性

• 漏源击穿电压：(BV{DS}=1200 V)（(V{GS}=0 V, I_{D}=1 mA)），保证了器件在高压环境下的可靠运行。
• 总漏极泄漏电流：在不同温度下有不同的表现，如(V{DS}=1200 V, V{GS}=0 V, T{J}=25 °C)时，典型值为0.7 μA；(T{J}=175 °C)时，典型值为3 μA。
• 总栅极泄漏电流：在(V{DS}=0 V, T{J}=25 °C)，(V_{GS}=-20V/+20V)时，典型值为6 μA。
• 漏源导通电阻：在不同温度下，导通电阻会发生变化。如(V{GS}=12 V, I{D}=20 A, T{J}=25 °C)时，典型值为85 mΩ；(T{J}=125 °C)时，典型值为135 mΩ；(T_{J}=175 °C)时，典型值为177 mΩ。
• 栅极阈值电压：(V{G(th)})在(V{DS}=5 V, I_{D}=10 mA)时，典型值为4.8 V，允许0 - 15 V的驱动电压。
• 栅极电阻：(R_{G})在(f = 1 MHz)，开漏状态下，典型值为4.2 Ω。

3.2.2 反向二极管特性

• D模式连续正向电流：在(T_{C}=25 °C)时，最大值为28.8 A。
• 二极管脉冲电流：在(T_{C}=25 °C)时，最大值为77 A。
• 正向电压：在(V{GS}=0 V, I{S}=10 A, T{J}=25 °C)时，典型值为1.5 V；(T{J}=175 °C)时，典型值为2 V。
• 反向恢复电荷：在不同温度下有不同的值，如(V{DS}=800 V, I{S}=20 A, V{GS}=-5 V)，(22 Ω, di / dt = 2800 A / μs)，(T{J}=25 °C)时，典型值为140 nC；(T_{J}=150 °C)时，典型值为118 nC。
• 反向恢复时间：在上述条件下，(T{J}=25 °C)时为23 ns；(T{J}=150 °C)时为19 ns。

3.2.3 动态特性

• 输入电容：(C{iss})在(V{DS}=100 V, V_{GS}=0 V)，(f = 100 kHz)时，典型值为754 pF。
• 输出电容：(C_{oss})典型值为97 pF。
• 反向传输电容：(C_{rss})典型值为0.8 pF。
• 有效输出电容（能量相关）：(C{oss(er)})在(V{DS}=0 V)到(800 V, V_{GS}=0 V)时，典型值为54 pF。
• 有效输出电容（时间相关）：(C{oss(tr)})在(V{DS}=0 V)到(800 V, V_{GS}=0 V)时，典型值为122 pF。
• (C_{oss})存储能量：(E{oss})在(V{DS}=800 V, V_{GS}=0 V)时，典型值为17.3 μJ。
• 总栅极电荷：(Q{g})在(V{DS}=800 V, I{D}=20 A)，(V{GS}=-5 V)到12 V时，典型值为23 nC。
• 栅漏电荷：(Q_{GD})典型值为5 nC。
• 栅源电荷：(Q_{GS})典型值为11 nC。
• 开通延迟时间：在不同温度下有不同的值，如(V{DS}=800 V, I{D}=20 A)，栅极驱动器为 -5V到 +12V，开通(R{G, EXT}=8.5 Ω)，关断(R{G, EXT}=22 Ω)，感性负载，FWD：相同器件且(V{GS}=-5 V)，(R{G}=22 Ω)，(T{J}=25 °C)时，典型值为33 ns；(T{J}=150 °C)时，典型值为31 ns。
• 上升时间：(T{J}=25 °C)时为7 ns；(T{J}=150 °C)时为6 ns。
• 关断延迟时间：在上述条件下，(T{J}=25 °C)和(T{J}=150 °C)时均为30 ns。
• 下降时间：(T{J}=25 °C)时为9 ns；(T{J}=150 °C)时为8 ns。
• 开通能量：(T{J}=25 °C)时为340 μJ；(T{J}=150 °C)时为312 μJ。
• 关断能量：(T{J}=25 °C)时为48 μJ；(T{J}=150 °C)时为42 μJ。
• 总开关能量：(T{J}=25 °C)时为388 μJ；(T{J}=150 °C)时为354 μJ。

四、典型性能图表

文档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、归一化导通电阻与温度的关系、转移特性、栅极电荷特性、反向恢复电荷与结温的关系等。这些图表直观地展示了器件在不同条件下的性能表现，为工程师在设计电路时提供了重要的参考依据。例如，通过观察归一化导通电阻与温度的关系图表，工程师可以了解到器件在不同温度下的导通电阻变化情况，从而合理选择工作温度范围，优化电路性能。

五、应用信息

5.1 应用领域

UF3C120080B7S适用于各种受控环境，如电信和服务器电源、工业电源、功率因数校正模块、电机驱动、感应加热等领域。其低导通电阻、低输出电容、低栅极电荷和低反向恢复电荷等特性，使得这些应用系统能够实现低传导和开关损耗，提高系统效率。

5.2 PCB布局设计

由于该器件具有较高的dv/dt和di/dt速率，为了减少电路寄生参数的影响，强烈建议进行合理的PCB布局设计。例如，合理安排器件的位置，缩短信号线和电源线的长度，减少寄生电感和电容的影响。同时，在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。

5.3 缓冲电路

使用具有小(R{(G)})的缓冲电路，与使用高(R{(G)})值相比，能够提供更好的电磁干扰（EMI）抑制效果，同时具有更高的效率。小(R{(G)})能够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够显著降低(E{(OFF)})，仅使(E{(ON)})有小幅度增加，从而提高系统效率。

六、订购信息

该器件的型号为UF3C120080B7S，采用TO - 263 - 7封装，每盘800个，采用带盘包装。关于带盘规格的详细信息，可参考安森美的《Tape and Reel Packaging Specifications Brochure, BRD8011/D》。

七、总结

安森美的UF3C120080B7S碳化硅共源共栅JFET以其独特的设计、卓越的性能和广泛的应用领域，为电子工程师们提供了一个优秀的功率器件选择。在实际应用中，工程师们可以根据具体的需求，结合器件的性能参数和应用信息，进行合理的电路设计和布局，以充分发挥该器件的优势，提高系统的性能和可靠性。同时，随着电子技术的不断发展，相信这类高性能功率器件将在更多领域得到应用和推广。大家在使用这款器件的过程中，是否也遇到过一些有趣的问题或者有独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。