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應用而設計，利用先進的碳化硅材料技術，實現了高電壓、高電流密度及低導通電阻等優異性能。NTH4L022N120M3S的具體型號標識中，“NTH”可能代表產品系列或特定命名規則，“4L”可能表示封裝形式或引腳數量，“022”代表其導通電阻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技術的產品版本。

　　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系列為快速開關應用而優化。平面技術在負柵極電壓驅動和關斷柵極上的尖峰時能可靠地工作。該系列在用18V柵極驅動時具有最佳性能，但用15V柵極驅動也能很好地工作。

　　特性

　　TO-247-4L封裝，采用開爾文源配置

　　優秀的FOM[=Rdson*Eoss]。

　　新的M3S技術：22歐姆RDS(ON)，低Eon和Eoff損耗

　　15V至18V柵極驅動

　　100%雪崩測試

　　不含鹵化物，符合RoHS標準

　　應用

　　工業類

　　終端產品

　　UPS/ESS

　　太陽能

　　電動汽車充電器

　　NTH4L022N120M3S中文參數

　　制造商:onsemi

　　產品種類:MOSFET

　　技術:Si

　　安裝風格:Through Hole

　　封裝/箱體:TO-247-4

　　晶體管極性:N-Channel

　　通道數量:1 Channel

　　Vds-漏源極擊穿電壓:1.2 kV

　　Id-連續漏極電流:68 A

　　Rds On-漏源導通電阻: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

　　下降時間:13 ns

　　正向跨導-最小值:34 S

　　上升時間:24 ns

　　典型關閉延遲時間:48 ns

　　典型接通延遲時間:18 ns

　　NTH4L022N120M3S引腳圖

二、工作原理

碳化硅MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）的工作原理與傳統硅MOSFET相似，但在材料特性和電氣性能上有所提升。當柵極（G）施加正電壓時，會在柵極氧化層下方形成反型層（導電溝道），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率、高擊穿電場強度和優異的化學穩定性，使得SiC MOSFET能夠在高溫、高電壓環境下穩定運行，同時降低導通電阻和開關損耗。

NTH4L022N120M3S采用了M3S技術，進一步優化了開關性能，降低了RDS(ON)和開關損耗，提升了器件的整體效率。其平面結構設計使得在負柵極電壓驅動和關斷柵極上的尖峰時也能可靠工作，保證了在復雜應用環境中的穩定性。

三、特點

1. 高電壓高電流能力：NTH4L022N120M3S的額定電壓達到1200V，連續漏極電流可達68A，適用于高電壓、高功率的電力電子應用。

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

3. 快速開關性能：優化設計的開關特性，使得EON（開通損耗）和EOFF（關斷損耗）顯著降低，提高了系統效率。

4. 高溫穩定性：碳化硅材料的高熱導率和耐高溫特性，使得NTH4L022N120M3S能在高達175°C的工作溫度下穩定運行，拓寬了應用范圍。

5. 可靠性高：經過嚴格的雪崩測試和RoHS認證，確保產品的高可靠性和環保性。

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

四、應用

NTH4L022N120M3S憑借其卓越的性能，廣泛應用于多個領域：

1. 工業電源系統：在工業自動化、電機驅動、變頻器等工業電源系統中，NTH4L022N120M3S能夠高效轉換電能，提高系統效率和穩定性。

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

3. 太陽能發電：在太陽能逆變器中，NTH4L022N120M3S能夠實現太陽能電池板到電網的高效轉換，提升發電效率。

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

五、參數詳解

1. 電氣參數

• 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-連續漏極電流：68A，表示器件在允許的溫度范圍內能連續通過的最大電流。

• Rds On-漏源導通電阻：典型值為22毫歐，實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），表示使器件開始導通的柵源電壓值。

2. 熱參數

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

• Rth(ja)-結到環境的熱阻（無散熱器）：該參數描述了在沒有額外散熱器的情況下，從器件結點到周圍環境的熱阻。實際應用中通常會配合散熱器使用以降低熱阻。

• Rth(jc)-結到封裝底部的熱阻：這一參數對于設計散熱系統至關重要，因為它直接影響到從芯片到封裝底部的熱量傳遞效率。

3. 開關參數

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

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

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

• tr-上升時間：漏極電流從10%上升到90%所需的時間。

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

• tf-下降時間：漏極電流從90%下降到10%所需的時間。

4. 動態參數

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

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

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：具體尺寸會根據封裝的具體設計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、性能優勢與應用前景

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

特別是在電動汽車領域，SiC MOSFET的應用可以顯著提升電池管理系統的效率和性能，減少充電時間和能量損耗，從而增加電動汽車的續航里程和用戶體驗。此外，在太陽能逆變器、UPS系統以及工業變頻器等應用中，SiC MOSFET同樣能夠發揮重要作用，推動這些行業向更高效、更環保的方向發展。

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用前景，必將在電力電子領域發揮越來越重要的作用。隨著技術的不斷進步和成本的進一步降低，SiC MOSFET的市場滲透率將不斷提高，為各行業的發展注入新的動力。