安森美SiC Cascode JFET：高效功率开关的理想之选

在功率电子领域，不断追求更高效率、更小尺寸和更好性能的器件是工程师们的不懈目标。安森美的SiC Cascode JFET（UF3C065030B3）便是一款值得关注的产品，下面就为大家详细介绍这款器件。

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产品概述

UF3C065030B3是一款采用独特“共源共栅”电路配置的碳化硅（SiC）场效应晶体管（FET）。它将常开型SiC JFET与硅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“直接替换”硅绝缘栅双极晶体管（IGBT）、硅FET、SiC MOSFET或硅超结器件。

产品特性

低导通电阻

典型导通电阻 (R_{DS(on), typ}) 仅为27mΩ，能够有效降低导通损耗，提高功率转换效率。

高温性能出色

最大工作温度可达175°C，在高温环境下依然能稳定工作，适用于各种恶劣工况。

优秀的反向恢复特性

具有低反向恢复电荷 (Q{rr}) 和短反向恢复时间 (t{rr})，能够减少开关损耗，提高开关频率。

低栅极电荷和低固有电容

低栅极电荷 (Q_{G}) 使得器件的驱动功率需求降低，低固有电容则有助于减少开关过程中的能量损耗。

高脉冲电流能力

能够承受高达230A的脉冲电流，适用于需要处理高脉冲负载的应用。

ESD保护

具备HBM 2级静电放电（ESD）保护，提高了器件的可靠性和抗干扰能力。

环保合规

该器件无卤且符合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，UF3C065030B3的低导通电阻和高开关频率特性能够提高充电效率，减少充电时间。

光伏逆变器

用于光伏逆变器中，可降低功率损耗，提高系统的转换效率，从而增加光伏发电的收益。

开关电源

在开关电源设计中，该器件的低开关损耗和高脉冲电流能力能够提高电源的效率和可靠性。

功率因数校正模块

有助于提高功率因数，减少电网谐波污染，提高电能质量。

电机驱动

适用于各种电机驱动系统，能够实现高效的电机控制。

感应加热

在感应加热应用中，UF3C065030B3的快速开关特性能够提高加热效率，降低能耗。

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 至 +25	V
连续漏极电流（注1）	(I_{D})	(T_{C}=25^{circ}C)	65	A
	(T_{C}=100^{circ}C)	47	A
脉冲漏极电流（注2）	(I_{DM})	(T_{C}=25^{circ}C)	230	A
单脉冲雪崩能量（注3）	(E_{AS})	(L = 15 mH)，(I_{AS}=4A)	120	mJ
功率耗散	(P_{tot})	(T_{C}=25^{circ}C)	242	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
回流焊接温度	(T_{solder})	回流MSL 1	245	°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)。

静态特性

参数	符号	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
漏源击穿电压	(BV_{DS})	(V{GS}=0V)，(I{D}=1mA)	650			V
总漏极泄漏电流	(I_{DSS})	(V{DS}=650V)，(V{GS}=0V)，(T_{J}=25^{circ}C)		6	150	μA
	(V{DS}=650V)，(V{GS}=0V)，(T_{J}=175^{circ}C)		30		μA
总栅极泄漏电流	(I_{GS})	(V{DS}=0V)，(V{GS}=-20V / +20V)		6	+20	μA
漏源导通电阻	(R_{DS(on)})	(V{GS}=12V)，(I{D}=40A)，(T_{J}=25^{circ}C)		27	35	mΩ
	(T_{J}=125^{circ}C)		35		mΩ
	(T_{J}=175^{circ}C)		43		mΩ
栅极阈值电压	(V_{G(th)})	(V{DS}=5V)，(I{D}=10mA)	4	5	6	V
栅极电阻	(R_{G})	(f = 1MHz)，开路漏极		4.5		Ω

反向二极管特性

参数	符号	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
二极管连续正向电流（注1）	(I_{S})	(T_{C}=25^{circ}C)		65		A
二极管脉冲电流（注2）	(I_{S,pulse})	(T_{C}=25^{circ}C)		230		A
正向电压	(V_{FSD})	(V{GS}=0V)，(I{S}=20A)，(T_{J}=25^{circ}C)	1.3	1.4		V
	(V{GS}=0V)，(I{S}=20A)，(T_{J}=175^{circ}C)	1.35			V
反向恢复电荷	(Q_{rr})	(V{R}=400V)，(I{S}=40A)，(V{GS}=-5V)，(R{G{-}EXT}=22Ω)，(di/dt = 1500A/μs)，(T{J}=25^{circ}C)	211			nC
反向恢复时间	(t_{rr})		34			ns
反向恢复电荷	(Q_{rr})	(V{R}=400V)，(I{S}=40A)，(V{GS}=-5V)，(R{G{-}EXT}=22Ω)，(di/dt = 1500A/μs)，(T{J}=150^{circ}C)	188			nC
反向恢复时间	(t_{rr})		32			ns

动态特性

参数	符号	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电容	(C_{iss})	(V{DS}=100V)，(V{GS}=0V)		1500		pF
输出电容	(C_{oss})	(f = 100kHz)		293		pF
反向传输电容	(C_{rss})			2		pF
有效输出电容（能量相关）	(C_{oss}(er))	(V{DS}=0V) 至 (400V)，(V{GS}=0V)		215		pF
有效输出电容（时间相关）	(C_{oss}(tr))		480		pF
(C_{OSS}) 存储能量	(E_{oss})	(V{DS}=400V)，(V{GS}=0V)		17.5		μJ
总栅极电荷	(Q_{G})	(V{DS}=400V)，(I{D}=40A)，(V_{GS}=-5V) 至 (15V)		51		nC
栅漏电荷	(Q_{GD})		11			nC
栅源电荷	(Q_{GS})		19			nC
导通延迟时间	(t_{d(on)})	(V{DS}=400V)，(I{D}=40A)，栅极驱动器 (-5V) 至 (+15V)，导通 (R{G,EXT}=1.8Ω)，关断 (R{G,EXT}=22Ω)，感性负载，FWD：相同器件 (V{GS}=-5V) 且 (R{G}=22Ω)，RC 缓冲器：(R{S}=5Ω) 且 (C{S}=330pF)，(T_{J}=25^{circ}C)		34		ns
上升时间	(t_{r})		16			ns
关断延迟时间	(t_{d(off)})		56			ns
下降时间	(t_{f})		15			ns
导通能量（包括 (R_{S}) 能量，注4）	(E_{ON})		392		μJ
关断能量（包括 (R_{S}) 能量，注4）	(E_{OFF})		113		μJ
总开关能量（包括 (R_{S}) 能量，注4）	(E_{TOTAL})		505		μJ
导通时缓冲器 (R_{S}) 能量	(E_{RS_ON})		5.3		μJ
关断时缓冲器 (R_{S}) 能量	(E_{RS_OFF})		7.9		μJ
导通延迟时间	(t_{d(on)})	(V{DS}=400V)，(I{D}=40A)，栅极驱动器 (-5V) 至 (+15V)，导通 (R{G,EXT}=1.8Ω)，关断 (R{G,EXT}=22Ω)，感性负载，FWD：相同器件 (V{GS}=-5V) 且 (R{G}=22Ω)，RC 缓冲器：(R{S}=5Ω) 且 (C{S}=330pF)，(T_{J}=150^{circ}C)		32		ns
上升时间	(t_{r})		16			ns
关断延迟时间	(t_{d(off)})		57			ns
下降时间	(t_{f})		16			ns
导通能量（包括 (R_{S}) 能量，注4）	(E_{ON})		370		μJ
关断能量（包括 (R_{S}) 能量，注4）	(E_{OFF})		118		μJ
总开关能量（包括 (R_{S}) 能量，注4）	(E_{TOTAL})		488		μJ
导通时缓冲器 (R_{S}) 能量	(E_{RS_ON})		4.6		μJ
关断时缓冲器 (R_{S}) 能量	(E_{RS_OFF})		8.2		μJ

注：产品参数性能在所列测试条件下的电气特性中给出，若在不同条件下运行，产品性能可能与电气特性不符。开关性能是通过图29所示的RC缓冲电路评估的。

应用信息

PCB布局设计

由于SiC FET具有较高的dv/dt和di/dt速率，因此强烈建议进行合理的PCB布局设计，以最小化电路寄生参数。

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。

缓冲电路

使用小 (R{(G)}) 的缓冲电路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。与使用高 (R{(G)}) 值相比，使用缓冲电路不会增加额外的栅极延迟时间，并且能够更好地控制关断时的 (V{(DS)}) 峰值尖峰和振铃持续时间。此外，使用缓冲电路时的总开关损耗小于使用高 (R{(G)}) 的情况，在中到满载范围内能够大幅降低 (E{(OFF)})，仅使 (E{(ON)}) 有小幅增加，从而提高系统效率。

总结

安森美的UF3C065030B3 SiC Cascode JFET凭借其出色的性能和丰富的特性，为功率电子设计提供了一种高效、可靠的解决方案。无论是在电动汽车充电、光伏逆变器、开关电源还是其他应用领域，该器件都能够发挥重要作用。作为电子工程师，在设计功率电路时，不妨考虑这款优秀的SiC FET，相信它会给你的设计带来意想不到的效果。你在实际应用中是否使用过类似的SiC器件呢？遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。