深入解析 onsemi 的 1200V SiC MOSFET NVHL160N120SC1

深入解析 onsemi 的 1200V SiC MOSFET NVHL160N120SC1

作为电子工程师，在设计电路时，选择合适的功率器件至关重要。今天，我们就来深入探讨 onsemi 推出的一款碳化硅（SiC）MOSFET——NVHL160N120SC1，看看它有哪些特性和优势，能为我们的设计带来怎样的帮助。

文件下载：NVHL160N120SC1-D.PDF

一、产品特性亮点

• 低导通电阻：典型的 (R_{DS(on)}) 为 160 mΩ，这意味着在导通状态下，器件的功率损耗较小，能够提高电路的效率，降低发热问题。
• 超低栅极电荷：典型的 (Q_{G(tot)}) 为 34 nC，这有助于减少开关过程中的能量损耗，提高开关速度，使电路能够在更高的频率下工作。
• 低有效输出电容：典型的 (C_{oss}) 为 50 pF，能够降低开关损耗，提高电路的性能。
• 可靠性高：经过 100% UIL 测试，符合 AEC - Q101 标准且具备 PPAP 能力，适用于对可靠性要求较高的汽车电子等领域。
• 环保合规：该器件无卤化物，符合 RoHS 指令豁免条款 7a，二级互连采用无铅 2LI 工艺，满足环保要求。

二、典型应用场景

NVHL160N120SC1 非常适合应用于汽车电子领域，如汽车车载充电器和电动汽车/混合动力汽车的 DC - DC 转换器。在这些应用中，对功率器件的效率、可靠性和耐高温性能都有很高的要求，而这款 SiC MOSFET 正好能够满足这些需求。

三、重要参数解读

（一）最大额定值

参数	符号	数值	单位
漏源电压	(V_{DSS})	1200	V
栅源电压	(V_{GS})	- 15/+25	V
推荐的栅源电压工作值	(V_{GSop})（(T_C < 175^{circ}C)）	- 5/+20	V
连续漏极电流（(T_C = 25^{circ}C) 稳态）	(I_D)	17	A
功率耗散（(T_C = 25^{circ}C) 稳态）	(P_D)	119	W
连续漏极电流（(T_C = 100^{circ}C) 稳态）	(I_D)	12	A
功率耗散（(T_C = 100^{circ}C) 稳态）	(P_D)	59	W
脉冲漏极电流（(T_A = 25^{circ}C)）	(I_{DM})	69	A
单脉冲浪涌漏极电流能力（(T_A = 25^{circ}C)，(t_p = 10s)，(R_G = 4.7Omega)）	(I_{SC})	140	A
工作结温和存储温度范围	(TJ)，(T{stg})	- 55 to +175	°C
源极电流（体二极管）	(I_S)	11	A
单脉冲漏源雪崩能量（(I_{L(pk)} = 23A)，(L = 1mH)）	(E_{AS})	128	mJ

需要注意的是，超过最大额定值表中列出的应力可能会损坏器件，若超出这些限制，不能保证器件的功能正常，可能会造成损坏并影响可靠性。

（二）热特性参数

参数	符号	数值	单位
结到壳热阻	(R_{JC})	1.3	°C/W
结到环境热阻	(R_{JA})	40	°C/W

这里要提醒大家，整个应用环境会影响热阻数值，它们不是常数，仅在特定条件下有效。

四、电气特性分析

（一）关断特性

• 漏源击穿电压 (V{(BR)DSS})：在 (V{GS} = 0V)，(I_D = 1mA) 时为 1200V。
• 漏源击穿电压温度系数 (V_{(BR)DSS}/T_J)：在 (I_D = 1mA) 时，相对于 (25^{circ}C) 为 600mV/°C。
• 零栅压漏极电流 (I{DSS})：在不同温度下有不同的值，如 (V{GS} = 0V)，(V_{DS} = 1200V)，(T_J = 25^{circ}C) 时最大为 100μA，(T_J = 175^{circ}C) 时为 250μA。
• 栅源泄漏电流 (I{GSS})：在 (V{GS} = +25/ - 15V)，(V_{DS} = 0V) 时最大为 ±1μA。

（二）导通特性

• 栅极阈值电压 (V_{GS(th)})：范围在 1.8 - 4.3V 之间。
• 推荐的栅极电压 (V_{GOP})：在不同测试条件下有不同的值。

（三）电荷、电容和栅极电阻特性

• 输出电容 (C{oss})：在 (V{GS} = 0V)，(f = 1MHz)，(V_{DS} = 800V) 时为 50pF。
• 反向传输电容 (C_{RSS})：文档未明确给出具体数值。
• 总栅极电荷 (Q{G})：在 (V{GS} = - 5/20V)，(V_{DS} = 600V)，(I_D = 16A) 时为 34nC。
• 栅源电荷 (Q{GS}) 为 12.5nC，栅漏电荷 (Q{GD}) 为 9.6nC。

（四）开关特性

• 开通延迟时间 (t_{d(on)})、上升时间 (tr)、关断延迟时间 (t{d(off)})、下降时间 (t_f) 等参数，在 (I_D = 16A)，(R_G = 6Omega) 电感负载条件下有相应的典型值。
• 开通开关损耗 (E{ON}) 为 200μJ，关断开关损耗 (E{OFF}) 为 34μJ，总开关损耗 (E_{TOT}) 为 234μJ。

（五）漏源二极管特性

• 连续漏源二极管正向电流 (I{SD})：在 (V{Gs} = - 5V)，(T = 25^{circ}C) 时为 11A。
• 脉冲漏源二极管正向电流 (I{SDM})：在 (V{Gs} = - 5V)，(T = 25^{circ}C) 时为 69A。
• 正向二极管电压 (V{SD})：在 (V{Gs} = - 5V)，(I_{SD} = 6A)，(T = 25^{circ}C) 时为 4 - 10V。
• 反向恢复时间 (t{RR})、反向恢复电荷 (Q{RR})、反向恢复能量 (E{REC})、峰值反向恢复电流 (I{RRM})、充电时间 (T_a)、放电时间 (T_b) 等参数也都有明确的典型值。

五、典型特性曲线参考

文档中给出了一系列典型特性曲线，如导通区域特性、归一化导通电阻与漏极电流和栅极电压的关系、导通电阻随温度的变化、导通电阻与栅源电压的关系、传输特性、二极管正向电压与电流的关系、栅源电压与总电荷的关系、电容与漏源电压的关系、非钳位电感开关能力、最大连续漏极电流与壳温的关系、安全工作区、单脉冲最大功率耗散、结到环境热响应等。这些曲线能够帮助我们更好地理解器件在不同工作条件下的性能表现，在实际设计中具有重要的参考价值。

六、封装与订购信息

该器件采用 TO - 247 - 3L 封装，每管装 30 个。在 PCB 设计时，要根据封装尺寸进行合理布局，确保器件的散热和电气性能。

总结与思考

onsemi 的 NVHL160N120SC1 SiC MOSFET 凭借其低导通电阻、超低栅极电荷、低有效输出电容等特性，以及在汽车电子领域的典型应用，为电子工程师提供了一个优秀的功率器件选择。不过，在实际应用中，我们还需要根据具体的电路要求，对其各项参数进行仔细评估和验证。例如，在高温环境下，器件的性能会发生怎样的变化？如何根据其热特性进行合理的散热设计？这些都是我们在设计过程中需要深入思考的问题。希望通过本文的介绍，能帮助大家对这款器件有更深入的了解，在实际设计中发挥出它的最大优势。