onsemi UG3SC120009K4S SiC Combo JFET 深度解析

在电力电子领域，高效、可靠的功率器件一直是工程师们追求的目标。今天，我们就来深入探讨 onsemi 的 UG3SC120009K4S 这款创新的碳化硅（SiC）组合 JFET 器件。

文件下载：UG3SC120009K4S-D.PDF

产品概述

UG3SC120009K4S “Combo - FET”将 1200 V 的 SiC JFET 和低压 Si MOSFET 集成到单个 TO247 - 4 封装中。这种创新性的设计，让用户能够在利用常开型 SiC JFET 优势的同时，实现常关型开关电路。常开型 SiC JFET 具有超低导通电阻（(R_{DS(on)})），可有效降低传导损耗。而且其简化的 JFET 器件结构赋予了它出色的鲁棒性，能够应对电路保护应用中所需的高能量开关。对于开关模式功率转换应用，该器件还分别提供 JFET 和 MOSFET 栅极的独立接入，有助于提高速度控制能力，并且便于多个器件并联使用。

产品特性亮点

低导通电阻

具备个位数的 (R_{DS(on)})，能够显著减少传导损耗，提高功率转换效率。在实际应用中，这意味着可以降低系统的发热，延长设备的使用寿命。

常关能力

实现了常关型开关，增强了系统的安全性和可靠性。在一些对安全性要求较高的应用场景中，常关特性可以避免意外导通带来的风险。

出色的速度控制

无论是在开关速度的调节上，还是在多个器件并联运行时，都能展现出良好的性能。特别是在 3 个及以上 FET 并联时，依然能保持稳定的工作状态。

宽温度范围

最大工作温度可达 175 °C，这使得该器件能够适应各种恶劣的工作环境。在高温环境下，依然能保持稳定的性能，减少了因温度变化带来的性能波动。

高脉冲电流能力

可以承受较高的脉冲电流，适用于需要处理瞬间大电流的应用场景。例如在电源的启动阶段，可能会出现较大的脉冲电流，该器件能够轻松应对。

优秀的器件鲁棒性

采用银烧结芯片连接技术，具有出色的热阻性能，能够有效散热，保证器件的稳定性。同时，该器件还符合无铅、无卤和 RoHS 标准，符合环保要求。

典型应用场景

固态/半导体断路器

利用其高电压、大电流处理能力和快速开关特性，能够快速切断电路，保护系统免受短路等故障的影响。

固态/半导体继电器

实现电路的快速通断控制，具有响应速度快、寿命长等优点。

电池断开装置

在电池管理系统中，能够安全可靠地断开电池连接，防止过充、过放等情况的发生。

浪涌保护

可以有效吸收和释放浪涌能量，保护设备免受浪涌冲击的损害。

浪涌电流控制

对电路中的浪涌电流进行有效控制，确保系统的稳定运行。

高功率开关模式转换器（>25 kW）

凭借其低导通电阻和高开关速度，能够提高功率转换效率，降低损耗。

电气特性分析

最大额定值

参数	符号	测试条件	值	单位
漏源电压	(V_{DS})		1200	V
JFET 栅极（JG）到源极电压	(V_{JGS})	DC	-30 到 +3	V
	AC（注 1）	-30 到 +30	V
MOSFET 栅极（G）到源极电压	(V_{GS})	DC	-20 到 +20	V
	AC（f > 1 Hz）	-25 到 +25	V
连续漏极电流（注 2）	(I_{D})	(T_{C}<112 °C)	120	A
脉冲漏极电流（注 3）	(I_{DM})	(T_{C}=25 °C)	550	A
单脉冲雪崩能量（注 4）	(E_{AS})	(L = 15 mH)，(I_{AS}=8.6 A)	555	mJ
功率耗散	(P_{tot})	(T_{C}=25 °C)	789	W
最大结温	(T_{J,max})		175	°C
工作和存储温度	(T{J})，(T{STG})		-55 到 175	°C
焊接时最大引脚温度（距外壳 1/8”，5 秒）	(T_{L})		250	°C

需要注意的是，超过最大额定值可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。

电气特性参数

在 (T{J}= +25 °C) 和 (V{JGS}=0 V)（除非另有说明）的条件下，该器件具有一系列特定的电气特性参数，如漏源导通电阻 (R{DS(on)})、JFET 栅极阈值电压 (V{JG(th)}) 等。这些参数对于评估器件的性能和进行电路设计至关重要。

典型性能表现

反向二极管性能

包括二极管连续正向电流 (I{S})、脉冲电流 (I{S,pulse})、正向电压 (V{FSD})、反向恢复电荷 (Q{rr}) 和反向恢复时间 (t_{rr}) 等参数。这些参数反映了反向二极管在不同工作条件下的性能，对于电路的反向保护设计具有重要意义。

动态性能

以 MOSFET 栅极作为控制端（(V{JGS}=0 V)）和以 JFET 栅极作为控制端（(V{GS}= +12 V)）时，器件具有不同的动态性能。例如，MOSFET 输入电容 (C{iss})、输出电容 (C{oss})、反向传输电容 (C{rss}) 等，以及 JFET 输入电容 (C{Jiss})、输出电容 (C_{Joss}) 等。这些电容参数会影响器件的开关速度和开关损耗，在设计电路时需要充分考虑。

推荐栅极驱动方法：ClampDRIVE 方法

由于 JFET 栅极和 MOSFET 栅极都可独立访问，因此可以采用更多的参数和方法来控制器件的开关行为。推荐的栅极驱动方法是 ClampDRIVE 方法，该方法能够同时实现所需的导通速度、关断速度和反向恢复性能。

其主要原理是动态调整 JFET 栅极电阻值 (R{JG})。在关断状态下，(R{JG}) 足够小，以避免反向恢复问题；在关断瞬态期间，将 (R_{JG}) 设置为较高的值，以实现所需的关断性能。这种方法可以通过具有米勒钳位预驱动输出的商用现货栅极驱动器轻松实现。

订购信息

部件编号	标记	封装	运输方式
UG3SC120009K4S	UG3SC120009K4S	TO247 - 4 15.90x20.96x5.03，5.44P（无铅、无卤）	600 / 管

总结

onsemi 的 UG3SC120009K4S SiC Combo JFET 是一款性能卓越、应用广泛的功率器件。它结合了 SiC JFET 和 Si MOSFET 的优势，具有低导通电阻、常关能力、出色的速度控制等特性，适用于多种电力电子应用场景。通过采用推荐的 ClampDRIVE 栅极驱动方法，可以进一步优化其开关性能。电子工程师们在进行电路设计时，可以充分考虑该器件的特点和优势，以实现高效、可靠的功率转换系统。

你在实际应用中是否使用过类似的 SiC 组合 JFET 器件？遇到过哪些问题和挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。