onsemi UF3C065030T3S碳化硅共源共栅JFET器件解析

在电力电子领域，高性能功率开关器件的需求日益增长。碳化硅（SiC）技术凭借其卓越的性能，成为了众多应用的理想选择。今天，我们就来深入了解一下安森美（onsemi）的UF3C065030T3S碳化硅共源共栅JFET器件。

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产品概述

UF3C065030T3S是一款采用TO220 - 3封装的650V、27mΩ N沟道功率器件。它将高性能的G3 SiC JFET与经过共源共栅优化的MOSFET进行了共封装，是市场上唯一采用标准栅极驱动的SiC器件。该系列不仅具有超低的栅极电荷，还拥有同类器件中最佳的反向恢复特性。

产品特性

低导通电阻

典型导通电阻 (R_{DS(on), typ}) 为27mΩ，能够有效降低导通损耗，提高系统效率。

高工作温度

最大工作温度可达175°C，这使得它在高温环境下依然能够稳定工作，适应各种恶劣的工作条件。

出色的反向恢复特性

具有优异的反向恢复性能，低栅极电荷和低固有电容，能够减少开关损耗，提高系统的可靠性。

ESD保护

具备ESD保护功能，HBM Class 2等级，增强了器件的抗静电能力，降低了因静电放电而损坏的风险。

RoHS合规

该器件无铅、无卤素，符合RoHS标准，环保性能良好。

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控制。UF3C065030T3S的低导通损耗和高开关速度能够提高充电效率，缩短充电时间。
• 光伏逆变器：在光伏逆变器中，需要将直流电转换为交流电。UF3C065030T3S的高性能能够有效提高逆变器的转换效率，降低能量损耗。
• 开关模式电源：开关模式电源需要快速、高效的开关器件来实现电压的转换和调节。UF3C065030T3S的低开关损耗和高工作频率能够满足开关模式电源的需求。
• 功率因数校正模块：功率因数校正模块能够提高电力系统的功率因数，减少无功功率的损耗。UF3C065030T3S的高性能能够有效提高功率因数校正模块的效率。
• 电机驱动：在电机驱动系统中，需要精确控制电机的转速和转矩。UF3C065030T3S的快速开关速度和低导通损耗能够提高电机驱动系统的性能。
• 感应加热：感应加热需要高频、高效的功率开关器件来实现加热功能。UF3C065030T3S的高开关速度和低损耗能够满足感应加热的需求。

电气特性

最大额定值

参数	符号	测试条件	值	单位
漏源电压	(V_{DS})		650	V
栅源电压	(V_{GS})	DC	-25 to +25	V
连续漏极电流（(T_C = 25°C)）	(I_D)		85	A
连续漏极电流（(T_C = 100°C)）	(I_D)		62	A
脉冲漏极电流（(T_C = 25°C)）	(I_{DM})		230	A
单脉冲雪崩能量	(E_{AS})	(L = 15mH), (I_{AS} = 4A)	120	mJ
功率耗散（(T_C = 25°C)）	(P_{tot})		441	W
最大结温	(T_{J,max})		175	°C
工作和存储温度	(TJ), (T{STG})		-55 to 175	°C
焊接时最大引脚温度（距离外壳1/8英寸，5秒）	(T_L)		250	°C

静态特性

• 漏源击穿电压 (BV_{DS}): 在 (V_{GS}=0V)，(I_D = 1mA) 时，最小值为650V。
• 总漏极泄漏电流 (I_{loss}): 在 (V{DS}=650V)，(V{GS}=0V)，(T_J = 25°C) 时，典型值为6μA；在 (T_J = 175°C) 时，典型值为30μA。
• 总栅极泄漏电流 (I_{GS}): 在 (V{DS}=0V)，(V{GS}=-20V/+20V) 时，典型值为6μA，最大值为+20μA。
• 漏源导通电阻 (R_{DS(on)}): 在 (V_{GS}=12V)，(I_D = 50A)，(T_J = 25°C) 时，典型值为27mΩ，最大值为35mΩ；在 (T_J = 175°C) 时，典型值为35mΩ，最大值为43mΩ。
• 栅极阈值电压 (V_{G(th)}): 范围为4 - 6V。
• 栅极电阻 (R_G): 在 (f = 1MHz)，漏极开路时，典型值为4.5Ω。

反向二极管特性

• 二极管连续正向电流 (I_S): 在 (T_C = 25°C) 时，典型值为85A。
• 二极管脉冲电流 (I_{S,pulse}): 在 (T_C = 25°C) 时，典型值为230A。
• 正向电压 (V_{FSD}): 在 (V_{GS}=0V)，(I_S = 20A)，(T_J = 25°C) 时，典型值为1.3V。
• 反向恢复电荷 (Q_{rr}): 在 (V_{DS}=400V)，(IS = 50A)，(V{GS}=-5V)，(R_{G_EXT}=20Ω)，(di/dt = 1300A/μs)，(T_J = 25°C) 时，典型值为218nC；在 (T_J = 150°C) 时，典型值为188nC。
• 反向恢复时间 (t_{rr}): 在上述条件下，(T_J = 25°C) 时，典型值为38ns；(T_J = 150°C) 时，典型值为35ns。

动态特性

• 输入电容 (C_{iss}): 在 (V{DS}=100V)，(V{GS}=0V) 时，典型值为1500pF。
• 输出电容 (C_{oss}): 在 (f = 100kHz) 时，典型值为293pF。
• 反馈电容 (C_{rss}): 典型值为2pF。
• 有效输出电容（能量相关） (C_{oss(er)}): 在 (V{DS}=0V) 到 (400V)，(V{GS}=0V) 时，典型值为215pF。
• 有效输出电容（时间相关） (C_{oss(tr)}): 在 (V{DS}=0V) 到 (400V)，(V{GS}=0V) 时，典型值为480pF。
• (C{oss}) 存储能量 (E{oss}): 在 (V{DS}=400V)，(V{GS}=0V) 时，典型值为17.5μJ。
• 总栅极电荷 (Q_G): 在 (V_{DS}=400V)，(I_D = 50A) 时，典型值为51nC。
• 栅漏电荷 (Q_{GD}): 典型值为11nC。
• 栅源电荷 (Q_{GS}): 典型值为19nC。
• 开通延迟时间 (t_{d(on)}): 在不同条件下有不同的值，例如在 (V_{DS}=400V)，(ID = 50A)，栅极驱动器为 -5V 到 +15V，开通 (R{G,EXT}=1.8Ω)，关断 (R_{G,EXT}=22Ω)，感性负载等条件下，典型值为45ns（(T_J = 25°C)）和43ns（(T_J = 150°C)）。
• 上升时间 (t_r): 典型值为28ns。
• 关断延迟时间 (t_{d(off)}): 典型值为59ns（(T_J = 25°C)）和61ns（(T_J = 150°C)）。
• 下降时间 (t_f): 典型值为18ns（(T_J = 25°C)）和17ns（(T_J = 150°C)）。
• 开通能量 (E_{ON}): 在不同条件下有不同的值，例如在上述条件下，典型值为752μJ（(T_J = 25°C)）和704μJ（(T_J = 150°C)）。
• 关断能量 (E_{OFF}): 典型值为178μJ（(T_J = 25°C)）和195μJ（(T_J = 150°C)）。
• 总开关能量 (E_{TOTAL}): 典型值为930μJ（(T_J = 25°C)）和899μJ（(T_J = 150°C)）。
• 开通时缓冲电阻 (RS) 能量 (E{RS_ON}): 典型值为4.4μJ（(T_J = 25°C)）和4.2μJ（(T_J = 150°C)）。
• 关断时缓冲电阻 (RS) 能量 (E{RS_OFF}): 典型值为11.3μJ。

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、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共源共栅器件是由高压SiC耗尽型JFET和低压硅MOSFET串联组成的增强型功率开关。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具有出色的性能，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。不过，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	包装数量
UF3C065030T3S	UF3C065030T3S	TO220 - 3 10.16x15.37x4.19, 2.54P（无铅、无卤素）	1000 / 管

总结

UF3C065030T3S碳化硅共源共栅JFET器件凭借其优异的性能和广泛的应用场景，成为了电力电子领域的理想选择。工程师在设计电路时，可以根据器件的电气特性和典型性能图表，合理选择工作条件，以实现系统的高效、可靠运行。你在实际应用中是否遇到过类似器件的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。