深入解析 onsemi NTHL045N065SC1 SiC MOSFET
在功率半导体领域，碳化硅（SiC）MOSFET 凭借其卓越的性能逐渐成为众多应用的首选。今天我们就来详细解析 onsemi 的 NTHL045N065SC1 这款 N 沟道 SiC 功率 MOSFET。
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产品概述
NTHL045N065SC1 采用 TO - 247 - 3L 封装，具备 650V 的耐压能力，在不同条件下展现出出色的性能。其最大漏源导通电阻（RDS(ON)）在不同栅源电压下有不同表现，典型值在 VGS = 18V 时为 32mΩ，VGS = 15V 时为 42mΩ，连续漏极电流（ID）最大可达 66A。
特点亮点
低导通电阻
该器件在 VGS = 18V 时典型 RDS(ON)为 32mΩ，VGS = 15V 时为 42mΩ。低导通电阻意味着在导通状态下，MOSFET 的功率损耗更小，能够有效提高系统的效率，降低发热，对于需要长时间稳定工作的设备来说至关重要。大家在实际设计中，可以根据具体的工作电压来评估其导通损耗。
超低栅极电荷
其总栅极电荷（QG(tot)）仅为 105nC。超低的栅极电荷使得 MOSFET 在开关过程中所需的驱动能量更少，从而可以实现更快的开关速度，减少开关损耗，提高系统的整体性能。这对于高频应用场景，如开关电源（SMPS）等，能够显著提升效率。
高速开关与低电容
具有低电容特性，输出电容（Coss）为 162pF。低电容使得 MOSFET 在开关过程中能够更快地充放电，进一步提高开关速度，降低开关损耗。高速开关能力使得该器件能够适应高频工作环境，满足现代电子设备对高频率、高效率的需求。
雪崩测试
经过 100%雪崩测试，这表明该器件在承受雪崩能量时具有较高的可靠性和稳定性。在实际应用中，可能会遇到瞬间的高能量冲击，经过雪崩测试的 MOSFET 能够更好地应对这些情况，保障系统的安全运行。
宽温度范围
工作结温和存储温度范围为 -55°C 至 +175°C，能够适应各种恶劣的工作环境。在高温环境下，器件依然能够保持稳定的性能，这对于一些对温度要求较高的应用，如太阳能逆变器、UPS 等，具有重要意义。
典型应用
该 MOSFET 适用于多种领域，如开关电源（SMPS）、太阳能逆变器、不间断电源（UPS）和能量存储系统等。在这些应用中，其低导通电阻、高速开关和宽温度范围等特性能够充分发挥优势，提高系统的效率和可靠性。例如在太阳能逆变器中，能够将太阳能电池板产生的直流电高效地转换为交流电，提高太阳能的利用效率；在 UPS 中，可以确保在市电中断时，能够快速、稳定地为负载供电。
最大额定值
| 参数 | 符号 | 数值 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 漏源电压 | VDSS | 650 | V |
| 栅源电压 | VGS | -8/+22 | V |
| 推荐栅源电压（TC < 175°C） | VGSop | -5/+18 | V |
| 连续漏极电流（TC = 25°C） | ID | 66 | A |
| 稳态功率耗散（TC = 25°C） | PD | 291 | W |
| 连续漏极电流（TC = 100°C） | ID | 46 | A |
| 功率耗散（TC = 100°C） | PD | 145 | W |
| 脉冲漏极电流（TC = 25°C） | IDM | 191 | A |
| 工作结温和存储温度范围 | TJ, Tstg | -55 至 +175 | °C |
| 源极电流（体二极管） | IS | 75 | A |
| 单脉冲漏源雪崩能量（IL(pk) = 12A, L = 1mH） | EAS | 72 | mJ |
| 最大焊接引线温度（距外壳 1/8″，5s） | TL | 300 | °C |
这些额定值为我们在设计电路时提供了重要的参考依据，在实际应用中，必须确保各项参数不超过这些额定值，否则可能会导致器件损坏或性能下降。例如，在选择散热方案时，需要根据功率耗散来计算所需的散热能力，以保证器件在安全的温度范围内工作。
电气特性
关断特性
- 漏源击穿电压（V(BR)DSS）：在 VGS = 0V，ID = 1mA 时为 650V，其温度系数为 -0.15V/°C（ID = 20mA，参考 25°C）。这意味着随着温度的升高，漏源击穿电压会略有下降，在高温环境下设计时需要考虑这一因素。
- 零栅压漏极电流（IDSS）：在 VGS = 0V，VDS = 650V，TJ = 25°C 时为 10μA，TJ = 175°C 时为 1mA。温度升高会导致漏极电流增大，这会增加器件的功耗，需要注意散热设计。
- 栅源泄漏电流（IGSS）：在 VGS = +22/ - 8V，VDS = 0V 时为 250nA，较小的栅源泄漏电流有助于降低驱动电路的功耗。
导通特性
导通特性部分文档未详细给出，但我们知道其低导通电阻是该器件的重要优势之一，在导通状态下能够有效降低功率损耗。
开关特性
| 开关特性 | 符号 | 测试条件 | 典型值 | 单位 |
|---|---|---|---|---|
| 导通延迟时间 | td(ON) | VGs = -5/18V，Vps = 400V，ID = 25A，RG = 2.2，感性负载 | 14 | ns |
| 上升时间 | - | - | 30 | ns |
| 关断延迟时间 | td(OFF) | - | 26 | ns |
| 下降时间 | tf | - | 7 | ns |
| 导通开关损耗 | EON | - | 198 | μJ |
| 关断开关损耗 | EOFF | - | 28 | μJ |
| 总开关损耗 | Etot | - | 226 | μJ |
这些开关特性参数对于评估 MOSFET 在开关过程中的性能非常重要。较短的导通和关断延迟时间以及上升、下降时间，能够减少开关过程中的能量损耗，提高系统效率。而开关损耗的大小直接影响着器件的发热情况和系统的可靠性。
漏源二极管特性
| 参数 | 符号 | 测试条件 | 典型值 | 单位 |
|---|---|---|---|---|
| 反向恢复时间 | tRR | Vcs = -5/18V，Iso = 25A，dlg/dt = 1000A/μs | 19 | ns |
| 反向恢复电荷 | QRR | - | 99 | nC |
| 反向恢复能量 | EREC | - | 3.5 | mJ |
| 峰值反向恢复电流 | IRRM | - | 10 | A |
| 充电时间 | Ta | - | 11 | ns |
| 放电时间 | Tb | - | 8.4 | ns |
漏源二极管的这些特性对于理解其在电路中的工作情况和性能表现至关重要。较短的反向恢复时间和较小的反向恢复电荷能够减少二极管在反向恢复过程中的能量损耗，提高系统的效率。
典型特性曲线
文档中给出了多个典型特性曲线，如导通区域特性、归一化导通电阻与漏极电流和栅源电压的关系、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以及结到壳的热响应等。这些曲线为我们更深入地了解器件的性能提供了直观的依据。例如，通过导通电阻随温度的变化曲线，我们可以预测在不同温度下器件的导通损耗；通过最大连续漏极电流与壳温的关系曲线，我们可以合理设计散热方案，确保器件在安全的电流和温度范围内工作。
封装与订购信息
该器件采用 TO - 247 长引线封装，采用管装方式，每管 30 个单位。在订购时，需要根据实际需求选择合适的包装数量。同时，在进行 PCB 设计时，要根据封装尺寸合理布局，确保器件的安装和散热。
总结
onsemi 的 NTHL045N065SC1 SiC MOSFET 以其低导通电阻、超低栅极电荷、高速开关、宽温度范围等优异特性，在开关电源、太阳能逆变器、UPS 等领域具有广阔的应用前景。在设计电路时，我们需要充分考虑其最大额定值、电气特性和典型特性曲线等参数，合理选择工作条件和散热方案，以确保器件的性能和可靠性。大家在实际应用中，是否遇到过类似 MOSFET 的选型和设计难题呢？欢迎在评论区分享交流。