onsemi碳化硅组合JFET - UG4SC075006K4S器件详解

在电子工程师的日常设计工作中，选择合适的功率器件至关重要。今天我们要介绍的是安森美（onsemi）的UG4SC075006K4S碳化硅组合JFET，它融合了750V碳化硅JFET和低压硅MOSFET于一个TO247 - 4封装内，具有诸多出色特性，能满足多种应用需求。

文件下载：UG4SC075006K4S-D.PDF

器件概述

UG4SC075006K4S “Combo - FET”采用创新设计，将750V SiC JFET和低压Si MOSFET集成在单个TO247 - 4封装中。这种设计让用户能够构建出常关开关电路，同时充分利用常开SiC JFET的优势，比如超低导通电阻（(R_{DS(on)})）可有效降低传导损耗，简化的JFET器件结构带来出色的稳健性，使其能够应对电路保护应用中所需的高能量开关。对于开关模式电源转换应用，该器件为JFET和MOSFET栅极提供了独立接入，有助于提升速度控制能力，并且便于多个器件并联使用。

器件特性

超低导通电阻

具备个位数的(R_{DS (on) })，能显著降低传导损耗，提高电路效率。

常关能力

可实现常关开关功能，满足特定电路设计需求。

速度控制与并联性能

• 改善了速度控制，能更好地适应不同的应用场景。
• 提高了多个器件（3个及以上FET）的并联操作性能，增强了电路的扩展性。

  宽温度范围

  最高工作温度可达175°C，能适应较为恶劣的工作环境。

  高脉冲电流能力

  可承受高脉冲电流，保证在脉冲负载情况下的稳定工作。

  出色的稳健性

  具有良好的器件稳健性，能应对各种复杂的工作条件。

  优秀的热阻特性

  采用银烧结芯片连接技术，具有出色的热阻性能，有助于散热。

  短路额定

  具备短路保护能力，增强了电路的安全性。

  环保特性

  该器件无铅、无卤素，符合RoHS标准，满足环保要求。

典型应用

• 固态/半导体断路器：利用其高能量开关能力和短路保护特性，确保电路在故障时能快速切断。
• 固态/半导体继电器：实现可靠的开关控制。
• 电池断开：可用于电池管理系统，实现电池的安全断开。
• 浪涌保护：有效保护电路免受浪涌冲击。
• 浪涌电流控制：对电路中的浪涌电流进行有效控制。
• 高功率开关模式转换器（>25 kW）：满足高功率转换需求。

电气特性

最大额定值

参数	测试条件	单位
JFET栅源电压（(V_{JGS})）	-	-30 to +30 V
MOSFET栅源电压（(V_{GS})）	DC	-25 to +25 V
	AC (f>1 Hz)	-
脉冲电流（(I_{DM})）	(T_{C} = 25 °C)	588 A
短路耐受时间（(t_{sc})）	(V{DS}=400 V, T{J(START)}=175^{circ} C)	5 μs
最大功率耗散	-	-
最大结温（(T_{J,max})）	-	175 °C
结温存储范围（(T_{J,TSTG})）	-	-55 to 175 °C
焊接时最大引脚温度（(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。

电气参数

在(T{J}=+25^{circ} C)和(V{JGS}=0 V)的条件下，部分电气参数如下：	参数	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}=0 V, V{JGS}=0 V, I_{D}=1 mA)	-	750	-	V
总漏极泄漏电流（(I_{DSS})）	(V{DS}=750 V, V{GS}=0 V, V{JGS}=0 V, T{J}=25^{circ} C)	-	-	6	μA
JFET栅源泄漏电流（(I_{JGSS})）	(V{JGS}=-20 V, V{GS}=12 V)	-	-	0.1	μA
MOSFET栅源泄漏电流（(I_{GS})）	-	-	-	20	μA
漏源导通电阻（(R_{DS(on)})）	(T_{J}=25°C)	-	5.9	12.9	mΩ
JFET栅极阈值电压（(V_{JG(th)})）	180 mA	-	-8.3	-	V
MOSFET栅极阈值电压（(V_{G(th)})）	-	-	-	4.7	V
JFET栅极电阻（(R_{JG})）	(f = 1 MHz)，开漏	-	-	0.8	Ω
MOSFET栅极电阻（(R_{G})）	(f = 1 MHz)，开漏	-	-	0.8	Ω

典型性能

• 反向二极管：二极管连续正向电流可达120A，脉冲电流在(T_{C} = 25 °C)时为588A。
• 动态特性：包括输出电容、反向传输电容、有效输出电容、栅极电荷、开关时间等参数，这些参数对于评估器件的开关性能至关重要。

典型性能图表

文档中提供了大量的典型性能图表，分别以MOSFET栅极和JFET栅极作为控制端，展示了在不同温度、不同测试条件下的输出特性、导通电阻与温度的关系、阈值电压与结温的关系、电容特性、开关能量等性能曲线。这些图表能帮助工程师更直观地了解器件在各种工况下的性能表现，从而进行合理的电路设计。

推荐栅极驱动方法 - ClampDRIVE

由于JFET栅极和MOSFET栅极均可独立接入，因此可以采用多种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，该方法的主要思想是动态调整JFET栅极电阻值(R{JG})。在关断状态下，(R{JG})设置得足够小，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成栅极驱动器轻松实现。

订购信息

部件编号	标记	封装	包装数量
UG4SC075006K4S	UG4SC075006K4S	TO247 - 4 15.90x20.96x5.03, 5.44P（无铅、无卤素）	600 / 管

机械尺寸与PCB通孔建议

文档还提供了TO247 - 4封装的机械尺寸详细信息，以及推荐的PCB通孔尺寸。需要注意的是，这些尺寸仅作为初始指南，最终的PCB设计规则和公差应以实际需求为准。

综上所述，onsemi的UG4SC075006K4S碳化硅组合JFET是一款性能出色、应用广泛的功率器件。电子工程师在进行电路设计时，可以根据其特性和参数，结合具体的应用场景，合理选择和使用该器件，以实现高效、可靠的电路设计。你在实际设计中是否使用过类似的碳化硅器件呢？遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享交流。