解析 onsemi SiC 功率 MOSFET 模塊 NVXK2PR80WXT2

作為一名電子工程師，在為電動(dòng)汽車（xEV）應(yīng)用設(shè)計(jì) DC - DC 轉(zhuǎn)換器和車載充電器時(shí)，合適的功率 MOSFET 模塊至關(guān)重要。今天就為大家詳細(xì)解析 onsemi 的 SiC 功率 MOSFET 模塊 NVXK2PR80WXT2。

文件下載：onsemi NVXK2PR80WXT2碳化硅 (SiC) 模塊.pdf

一、產(chǎn)品概述

NVXK2PR80WXT2 是一款專為 xEV 應(yīng)用中的車載充電器（OBC）設(shè)計(jì)的 DIP 碳化硅全橋功率模塊。它具有諸多出色特性：

• 電氣性能優(yōu)越：符合 IEC60664 - 1 和 IEC 60950 - 1 的爬電距離和電氣間隙要求，緊湊設(shè)計(jì)降低了模塊總電阻。
• 可追溯性強(qiáng)：具備模塊序列化功能，實(shí)現(xiàn)全追溯性。
• 環(huán)保合規(guī)：無(wú)鉛，符合 ROHS 和 UL94V - 0 標(biāo)準(zhǔn)。
• 汽車級(jí)認(rèn)證：通過(guò) AEC - Q101 和 AQG324 汽車級(jí)認(rèn)證。

其典型應(yīng)用場(chǎng)景為 xEV 應(yīng)用中的 DC - DC 和車載充電器。

碳化硅MOSFET全橋模塊

二、最大額定值

需要注意的是，超過(guò)最大額定值表中列出的應(yīng)力可能會(huì)損壞器件。若超出這些限制，不能保證器件功能正常，可能會(huì)造成損壞并影響可靠性。

三、熱特性

特定條件決定了所示的熱阻值。對(duì)于 $R{θJC}$，需使用無(wú)限大散熱器且 $T{C}=100^{\circ} C$；對(duì)于 $R_{ΨJS}$，需組裝到 3mm 厚的鋁散熱器上，散熱器底面無(wú)限冷卻且溫度為 85°C，通過(guò) 38μm 厚、導(dǎo)熱系數(shù)為 6.5 W/mK 的導(dǎo)熱界面材料（TIM）。

四、引腳描述

在設(shè)計(jì)電路時(shí)，準(zhǔn)確理解引腳功能是確保模塊正常工作的關(guān)鍵。

五、電氣特性

1. 關(guān)斷特性

• 漏源擊穿電壓：$V{GS} = 0 V$，$I{D} = 1 mA$ 時(shí)，$V_{(BR)DSS}$ 為 1200 V。
• 漏源擊穿電壓溫度系數(shù)：$I{D} = 1 mA$，參考溫度為 25°C 時(shí)，$V{(BR)DSS} / T_{J}$ 為 500 mV/°C。
• 零柵壓漏極電流：$V{GS} = 0 V$，$V{DS} = 1200 V$，$T{J} = 25°C$ 時(shí)，$I{DSS}$ 為 100 μA；$T{J} = 175°C$ 時(shí)，$I{DSS}$ 為 1 mA。
• 柵源泄漏電流：$V{GS} = +25/ - 15 V$，$V{DS} = 0 V$ 時(shí)，$I_{GSS}$ 為 ±1 μA。

2. 導(dǎo)通特性

• 柵極閾值電壓：$V{GS} = V{DS}$，$I{D} = 5 mA$ 時(shí)，$V{GS(TH)}$ 為 1.8 - 4.3 V。
• 推薦柵極電壓：$V_{GOP}$ 為 - 5 至 +20 V。
• 漏源導(dǎo)通電阻：$V{GS} = 20 V$，$I{D} = 20 A$，$T{J} = 25°C$ 時(shí)，$R{DS(on)}$ 為 80 - 116 mΩ；$T{J} = 175°C$ 時(shí)，$R{DS(on)}$ 最大為 150 mΩ。
• 正向跨導(dǎo)：$V{DS} = 20 V$，$I{D} = 20 A$ 時(shí)，$g_{FS}$ 最大為 11 S。

3. 電荷、電容和柵極電阻

• 輸入電容：$V{GS} = 0 V$，$f = 1 MHz$，$V{DS} = 800 V$ 時(shí)，$C_{ISS}$ 為 1154 pF。
• 輸出電容：$C_{OSS}$ 為 79 pF。
• 反向傳輸電容：$C_{RSS}$ 為 7.9 pF。
• 總柵極電荷：$V{GS} = - 5/20 V$，$V{DS} = 600 V$，$I{D} = 20 A$ 時(shí)，$Q{G(TOT)}$ 為 56 nC。
• 閾值柵極電荷：$Q_{G(TH)}$ 為 10 nC。
• 柵源電荷：$Q_{GS}$ 為 18 nC。
• 柵漏電荷：$Q_{GD}$ 為 11 nC。
• 柵極電阻：$V{GS} = 0 V$，$f = 1 MHz$ 時(shí)，$R{G}$ 為 1.2 Ω。

4. 感性開(kāi)關(guān)特性

• 開(kāi)通延遲時(shí)間：$V{Gs}=-5/20V$，$V{ps}=800V$，$I{D} = 20 A$，$R{G} = 4.7$ Ω，感性負(fù)載時(shí)，$t_{d(ON)}$ 為 12 ns。
• 上升時(shí)間：$t_{r}$ 為 12 ns。
• 關(guān)斷延遲時(shí)間：$t_{d(OFF)}$ 為 21 ns。
• 下降時(shí)間：$t_{f}$ 為 9 ns。
• 開(kāi)通開(kāi)關(guān)損耗：$E_{ON}$ 為 135 mJ。
• 關(guān)斷開(kāi)關(guān)損耗：$E_{OFF}$ 為 46 mJ。
• 總開(kāi)關(guān)損耗：$E_{tot}$ 為 181 mJ。

5. 漏源二極管特性

• 連續(xù)漏源二極管正向電流：$V{Gs}=-5V$，$T{J} = 25°C$ 時(shí)，$I_{SD}$ 為 31 A。
• 脈沖漏源二極管正向電流：$V{Gs}=-5V$，$T{J} = 25°C$ 時(shí)，$I_{SDM}$ 為 153 A。
• 正向二極管電壓：$V{Gs}=-5V$，$I{SD}= 10 A$，$T{J}=25°C$ 時(shí)，$V{SD}$ 為 3.9 V。
• 反向恢復(fù)時(shí)間：$V{Gs}=-5V$，$dI{g}/dt = 1000A/μs$，$I{SD}=20A$ 時(shí)，$t{RR}$ 為 16.2 ns。
• 峰值反向恢復(fù)電流：$I_{RRM}$ 為 7.6 A。
• 反向恢復(fù)能量：$E_{REC}$ 為 4.1 mJ。
• 反向恢復(fù)電荷：$Q_{RR}$ 為 61.6 nC。

六、典型特性

文檔中還給出了該模塊的一系列典型特性曲線，包括導(dǎo)通區(qū)域特性、歸一化導(dǎo)通電阻與漏極電流和柵極電壓的關(guān)系、導(dǎo)通電阻隨溫度的變化、導(dǎo)通電阻與柵源電壓的關(guān)系、傳輸特性、二極管正向電壓與電流的關(guān)系、柵源電壓與總電荷的關(guān)系、電容與漏源電壓的關(guān)系、非鉗位感性開(kāi)關(guān)能力、最大連續(xù)漏極電流與殼溫的關(guān)系、安全工作區(qū)以及單脈沖最大功率耗散等。這些曲線能幫助工程師更好地理解模塊在不同條件下的性能表現(xiàn)，從而進(jìn)行更優(yōu)化的電路設(shè)計(jì)。

七、機(jī)械尺寸和訂購(gòu)信息

在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求，綜合考慮上述各項(xiàng)參數(shù)和特性，合理選擇和使用 NVXK2PR80WXT2 模塊。大家在使用這款模塊的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)什么特別的問(wèn)題或者有獨(dú)特的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。