Onsemi NTH4L022N120M3S碳化硅MOSFET中文資料

一、型號類型及概述

Onsemi NTH4L022N120M3S是一款高性能的碳化硅（SiC）MOSFET，屬于EliteSiC系列中的M3S子系列。該器件專為快速開關(guān)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的碳化硅材料技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高電壓、高電流密度及低導(dǎo)通電阻等優(yōu)異性能。NTH4L022N120M3S的具體型號標(biāo)識中，“NTH”可能代表產(chǎn)品系列或特定命名規(guī)則，“4L”可能表示封裝形式或引腳數(shù)量，“022”代表其導(dǎo)通電阻RDS(ON)的典型值為22毫歐，“N”表示N溝道類型，“120”表示其額定電壓為1200V，“M3S”則指明了這是M3S技術(shù)的產(chǎn)品版本。

　　廠商名稱：Onsemi

　　元件分類：碳化硅MOS

　　中文描述： 碳化硅MOSFET，單，N通道，68 A，1.2 kV，0.022 ohm，TO-247

　　英文描述： Silicon Carbide(SiC)MOSFET–EliteSiC，22 mohm，1200 V，M3S，TO-247-4L

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　　NTH4L022N120M3S概述

　　新的1200V M3S平面SiC MOSFET系列為快速開關(guān)應(yīng)用而優(yōu)化。平面技術(shù)在負(fù)柵極電壓驅(qū)動(dòng)和關(guān)斷柵極上的尖峰時(shí)能可靠地工作。該系列在用18V柵極驅(qū)動(dòng)時(shí)具有最佳性能，但用15V柵極驅(qū)動(dòng)也能很好地工作。

　　特性

　　TO-247-4L封裝，采用開爾文源配置

　　優(yōu)秀的FOM[=Rdson*Eoss]。

　　新的M3S技術(shù)：22歐姆RDS(ON)，低Eon和Eoff損耗

　　15V至18V柵極驅(qū)動(dòng)

　　100%雪崩測試

　　不含鹵化物，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)

　　應(yīng)用

　　工業(yè)類

　　終端產(chǎn)品

　　UPS/ESS

　　太陽能

　　電動(dòng)汽車充電器

　　NTH4L022N120M3S中文參數(shù)

　　制造商:onsemi

　　產(chǎn)品種類:MOSFET

　　技術(shù):Si

　　安裝風(fēng)格:Through Hole

　　封裝/箱體:TO-247-4

　　晶體管極性:N-Channel

　　通道數(shù)量:1 Channel

　　Vds-漏源極擊穿電壓:1.2 kV

　　Id-連續(xù)漏極電流:68 A

　　Rds On-漏源導(dǎo)通電阻:30 mOhms

　　Vgs-柵極-源極電壓:-10 V，+22 V

　　Vgs th-柵源極閾值電壓:4.4 V

　　Qg-柵極電荷:151 nC

　　最小工作溫度:-55 C

　　最大工作溫度:+175 C

　　Pd-功率耗散:352 W

　　通道模式:Enhancement

　　配置:Single

　　下降時(shí)間:13 ns

　　正向跨導(dǎo)-最小值:34 S

　　上升時(shí)間:24 ns

　　典型關(guān)閉延遲時(shí)間:48 ns

　　典型接通延遲時(shí)間:18 ns

　　NTH4L022N120M3S引腳圖

二、工作原理

碳化硅MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）的工作原理與傳統(tǒng)硅MOSFET相似，但在材料特性和電氣性能上有所提升。當(dāng)柵極（G）施加正電壓時(shí)，會在柵極氧化層下方形成反型層（導(dǎo)電溝道），使得漏極（D）和源極（S）之間形成低阻通道，電流得以流通。碳化硅材料的高熱導(dǎo)率、高擊穿電場強(qiáng)度和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，使得SiC MOSFET能夠在高溫、高電壓環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)降低導(dǎo)通電阻和開關(guān)損耗。

NTH4L022N120M3S采用了M3S技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化了開關(guān)性能，降低了RDS(ON)和開關(guān)損耗，提升了器件的整體效率。其平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得在負(fù)柵極電壓驅(qū)動(dòng)和關(guān)斷柵極上的尖峰時(shí)也能可靠工作，保證了在復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境中的穩(wěn)定性。

三、特點(diǎn)

1. 高電壓高電流能力：NTH4L022N120M3S的額定電壓達(dá)到1200V，連續(xù)漏極電流可達(dá)68A，適用于高電壓、高功率的電力電子應(yīng)用。

2. 低導(dǎo)通電阻：采用碳化硅材料和M3S技術(shù)，使得RDS(ON)低至22毫歐（典型值），減少了導(dǎo)通時(shí)的能量損耗。

3. 快速開關(guān)性能：優(yōu)化設(shè)計(jì)的開關(guān)特性，使得EON（開通損耗）和EOFF（關(guān)斷損耗）顯著降低，提高了系統(tǒng)效率。

4. 高溫穩(wěn)定性：碳化硅材料的高熱導(dǎo)率和耐高溫特性，使得NTH4L022N120M3S能在高達(dá)175°C的工作溫度下穩(wěn)定運(yùn)行，拓寬了應(yīng)用范圍。

5. 可靠性高：經(jīng)過嚴(yán)格的雪崩測試和RoHS認(rèn)證，確保產(chǎn)品的高可靠性和環(huán)保性。

6. 封裝形式靈活：采用TO-247-4L封裝，便于安裝和散熱，同時(shí)也支持其他封裝形式以滿足不同應(yīng)用需求。

四、應(yīng)用

NTH4L022N120M3S憑借其卓越的性能，廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域：

1. 工業(yè)電源系統(tǒng)：在工業(yè)自動(dòng)化、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、變頻器等工業(yè)電源系統(tǒng)中，NTH4L022N120M3S能夠高效轉(zhuǎn)換電能，提高系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性。

2. 不間斷電源（UPS）/儲能系統(tǒng)（ESS）：在UPS和ESS中，SiC MOSFET的高效率和可靠性對于保障電力供應(yīng)和能量存儲至關(guān)重要。

3. 太陽能發(fā)電：在太陽能逆變器中，NTH4L022N120M3S能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能電池板到電網(wǎng)的高效轉(zhuǎn)換，提升發(fā)電效率。

4. 電動(dòng)汽車充電器：在電動(dòng)汽車快速充電站中，SiC MOSFET的高開關(guān)頻率和低損耗有助于縮短充電時(shí)間并降低充電過程中的能量損耗。

五、參數(shù)詳解

1. 電氣參數(shù)

• Vds-漏源極擊穿電壓：1200V，表示器件在正常工作條件下能承受的最大漏源電壓。

• Id-連續(xù)漏極電流：68A，表示器件在允許的溫度范圍內(nèi)能連續(xù)通過的最大電流。

• Rds On-漏源導(dǎo)通電阻：典型值為22毫歐，實(shí)際值可能因溫度和其他因素略有變化。

• Vgs-柵極-源極電壓：范圍為-10V至+22V，表示柵極相對于源極的允許電壓范圍。

• Vgs th-柵源極閾值電壓：4.4V（典型值），表示使器件開始導(dǎo)通的柵源電壓值。

2. 熱參數(shù)

• Tj-最高結(jié)溫：175°C，這是SiC MOSFET芯片能夠安全工作的最高溫度。

• Rth(ja)-結(jié)到環(huán)境的熱阻（無散熱器）：該參數(shù)描述了在沒有額外散熱器的情況下，從器件結(jié)點(diǎn)到周圍環(huán)境的熱阻。實(shí)際應(yīng)用中通常會配合散熱器使用以降低熱阻。

• Rth(jc)-結(jié)到封裝底部的熱阻：這一參數(shù)對于設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)至關(guān)重要，因?yàn)樗苯佑绊懙綇男酒椒庋b底部的熱量傳遞效率。

3. 開關(guān)參數(shù)

• EON-開通能量：描述了在開通過程中消耗的能量，是評估MOSFET開關(guān)損耗的重要指標(biāo)之一。

• EOFF-關(guān)斷能量：同樣是在關(guān)斷過程中消耗的能量，與EON共同決定了MOSFET的總開關(guān)損耗。

• td(on)-開通延遲時(shí)間：從柵極電壓開始上升到漏極電流開始上升的時(shí)間間隔。

• tr-上升時(shí)間：漏極電流從10%上升到90%所需的時(shí)間。

• td(off)-關(guān)斷延遲時(shí)間：從柵極電壓開始下降到漏極電流開始下降的時(shí)間間隔。

• tf-下降時(shí)間：漏極電流從90%下降到10%所需的時(shí)間。

4. 動(dòng)態(tài)參數(shù)

• Qgd-柵漏電荷：在開關(guān)過程中，柵極和漏極之間交換的電荷量，對MOSFET的開關(guān)速度有一定影響。

• Qgs-柵源電荷：開關(guān)過程中柵極和源極之間交換的電荷量，同樣影響開關(guān)性能。

5. 封裝與尺寸

• 封裝類型：TO-247-4L，這是一種常見的功率MOSFET封裝，具有良好的散熱性能和安裝便利性。

• 引腳排列：通常包括柵極（G）、源極（S）和漏極（D）三個(gè)主要引腳，以及可能的散熱片或基板連接。

• 尺寸：具體尺寸會根據(jù)封裝的具體設(shè)計(jì)和制造商的不同而有所差異，但TO-247封裝通常具有較大的散熱面積和適中的安裝尺寸。

六、性能優(yōu)勢與應(yīng)用前景

NTH4L022N120M3S作為Onsemi EliteSiC系列的一員，憑借其出色的電氣性能、高溫穩(wěn)定性和低損耗特性，在電力電子領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。隨著新能源汽車、太陽能發(fā)電、智能電網(wǎng)等行業(yè)的快速發(fā)展，對高效、可靠、耐高溫的電力電子器件的需求日益增長。SiC MOSFET作為這些領(lǐng)域的核心元器件之一，其市場潛力巨大。

特別是在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，SiC MOSFET的應(yīng)用可以顯著提升電池管理系統(tǒng)的效率和性能，減少充電時(shí)間和能量損耗，從而增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和用戶體驗(yàn)。此外，在太陽能逆變器、UPS系統(tǒng)以及工業(yè)變頻器等應(yīng)用中，SiC MOSFET同樣能夠發(fā)揮重要作用，推動(dòng)這些行業(yè)向更高效、更環(huán)保的方向發(fā)展。

總之，NTH4L022N120M3S作為一款高性能的碳化硅MOSFET，憑借其卓越的性能和廣泛的應(yīng)用前景，必將在電力電子領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的進(jìn)一步降低，SiC MOSFET的市場滲透率將不斷提高，為各行業(yè)的發(fā)展注入新的動(dòng)力。