Onsemi NTH4L022N120M3S碳化硅MOSFET中文资料

一、型号类型及概述

Onsemi NTH4L022N120M3S是一款高性能的碳化硅（SiC）MOSFET，属于EliteSiC系列中的M3S子系列。该器件专为快速开关应用而设计，利用先进的碳化硅材料技术，实现了高电压、高电流密度及低导通电阻等优异性能。NTH4L022N120M3S的具体型号标识中，“NTH”可能代表产品系列或特定命名规则，“4L”可能表示封装形式或引脚数量，“022”代表其导通电阻RDS(ON)的典型值为22毫欧，“N”表示N沟道类型，“120”表示其额定电压为1200V，“M3S”则指明了这是M3S技术的产品版本。

　　厂商名称：Onsemi

　　元件分类：碳化硅MOS

　　中文描述： 碳化硅MOSFET，单，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系列为快速开关应用而优化。平面技术在负栅极电压驱动和关断栅极上的尖峰时能可靠地工作。该系列在用18V栅极驱动时具有最佳性能，但用15V栅极驱动也能很好地工作。

　　特性

　　TO-247-4L封装，采用开尔文源配置

　　优秀的FOM[=Rdson*Eoss]。

　　新的M3S技术：22欧姆RDS(ON)，低Eon和Eoff损耗

　　15V至18V栅极驱动

　　100%雪崩测试

　　不含卤化物，符合RoHS标准

　　应用

　　工业类

　　终端产品

　　UPS/ESS

　　太阳能

　　电动汽车充电器

　　NTH4L022N120M3S中文参数

　　制造商:onsemi

　　产品种类:MOSFET

　　技术:Si

　　安装风格:Through Hole

　　封装/箱体:TO-247-4

　　晶体管极性:N-Channel

　　通道数量:1 Channel

　　Vds-漏源极击穿电压:1.2 kV

　　Id-连续漏极电流:68 A

　　Rds On-漏源导通电阻:30 mOhms

　　Vgs-栅极-源极电压:-10 V，+22 V

　　Vgs th-栅源极阈值电压:4.4 V

　　Qg-栅极电荷:151 nC

　　最小工作温度:-55 C

　　最大工作温度:+175 C

　　Pd-功率耗散:352 W

　　通道模式:Enhancement

　　配置:Single

　　下降时间:13 ns

　　正向跨导-最小值:34 S

　　上升时间:24 ns

　　典型关闭延迟时间:48 ns

　　典型接通延迟时间:18 ns

　　NTH4L022N120M3S引脚图

二、工作原理

碳化硅MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）的工作原理与传统硅MOSFET相似，但在材料特性和电气性能上有所提升。当栅极（G）施加正电压时，会在栅极氧化层下方形成反型层（导电沟道），使得漏极（D）和源极（S）之间形成低阻通道，电流得以流通。碳化硅材料的高热导率、高击穿电场强度和优异的化学稳定性，使得SiC MOSFET能够在高温、高电压环境下稳定运行，同时降低导通电阻和开关损耗。

NTH4L022N120M3S采用了M3S技术，进一步优化了开关性能，降低了RDS(ON)和开关损耗，提升了器件的整体效率。其平面结构设计使得在负栅极电压驱动和关断栅极上的尖峰时也能可靠工作，保证了在复杂应用环境中的稳定性。

三、特点

1. 高电压高电流能力：NTH4L022N120M3S的额定电压达到1200V，连续漏极电流可达68A，适用于高电压、高功率的电力电子应用。

2. 低导通电阻：采用碳化硅材料和M3S技术，使得RDS(ON)低至22毫欧（典型值），减少了导通时的能量损耗。

3. 快速开关性能：优化设计的开关特性，使得EON（开通损耗）和EOFF（关断损耗）显著降低，提高了系统效率。

4. 高温稳定性：碳化硅材料的高热导率和耐高温特性，使得NTH4L022N120M3S能在高达175°C的工作温度下稳定运行，拓宽了应用范围。

5. 可靠性高：经过严格的雪崩测试和RoHS认证，确保产品的高可靠性和环保性。

6. 封装形式灵活：采用TO-247-4L封装，便于安装和散热，同时也支持其他封装形式以满足不同应用需求。

四、应用

NTH4L022N120M3S凭借其卓越的性能，广泛应用于多个领域：

1. 工业电源系统：在工业自动化、电机驱动、变频器等工业电源系统中，NTH4L022N120M3S能够高效转换电能，提高系统效率和稳定性。

2. 不间断电源（UPS）/储能系统（ESS）：在UPS和ESS中，SiC MOSFET的高效率和可靠性对于保障电力供应和能量存储至关重要。

3. 太阳能发电：在太阳能逆变器中，NTH4L022N120M3S能够实现太阳能电池板到电网的高效转换，提升发电效率。

4. 电动汽车充电器：在电动汽车快速充电站中，SiC MOSFET的高开关频率和低损耗有助于缩短充电时间并降低充电过程中的能量损耗。

五、参数详解

1. 电气参数

• Vds-漏源极击穿电压：1200V，表示器件在正常工作条件下能承受的最大漏源电压。

• Id-连续漏极电流：68A，表示器件在允许的温度范围内能连续通过的最大电流。

• Rds On-漏源导通电阻：典型值为22毫欧，实际值可能因温度和其他因素略有变化。

• Vgs-栅极-源极电压：范围为-10V至+22V，表示栅极相对于源极的允许电压范围。

• Vgs th-栅源极阈值电压：4.4V（典型值），表示使器件开始导通的栅源电压值。

2. 热参数

• Tj-最高结温：175°C，这是SiC MOSFET芯片能够安全工作的最高温度。

• Rth(ja)-结到环境的热阻（无散热器）：该参数描述了在没有额外散热器的情况下，从器件结点到周围环境的热阻。实际应用中通常会配合散热器使用以降低热阻。

• Rth(jc)-结到封装底部的热阻：这一参数对于设计散热系统至关重要，因为它直接影响到从芯片到封装底部的热量传递效率。

3. 开关参数

• EON-开通能量：描述了在开通过程中消耗的能量，是评估MOSFET开关损耗的重要指标之一。

• EOFF-关断能量：同样是在关断过程中消耗的能量，与EON共同决定了MOSFET的总开关损耗。

• td(on)-开通延迟时间：从栅极电压开始上升到漏极电流开始上升的时间间隔。

• tr-上升时间：漏极电流从10%上升到90%所需的时间。

• td(off)-关断延迟时间：从栅极电压开始下降到漏极电流开始下降的时间间隔。

• tf-下降时间：漏极电流从90%下降到10%所需的时间。

4. 动态参数

• Qgd-栅漏电荷：在开关过程中，栅极和漏极之间交换的电荷量，对MOSFET的开关速度有一定影响。

• Qgs-栅源电荷：开关过程中栅极和源极之间交换的电荷量，同样影响开关性能。

5. 封装与尺寸

• 封装类型：TO-247-4L，这是一种常见的功率MOSFET封装，具有良好的散热性能和安装便利性。

• 引脚排列：通常包括栅极（G）、源极（S）和漏极（D）三个主要引脚，以及可能的散热片或基板连接。

• 尺寸：具体尺寸会根据封装的具体设计和制造商的不同而有所差异，但TO-247封装通常具有较大的散热面积和适中的安装尺寸。

六、性能优势与应用前景

NTH4L022N120M3S作为Onsemi EliteSiC系列的一员，凭借其出色的电气性能、高温稳定性和低损耗特性，在电力电子领域展现出了广阔的应用前景。随着新能源汽车、太阳能发电、智能电网等行业的快速发展，对高效、可靠、耐高温的电力电子器件的需求日益增长。SiC MOSFET作为这些领域的核心元器件之一，其市场潜力巨大。

特别是在电动汽车领域，SiC MOSFET的应用可以显著提升电池管理系统的效率和性能，减少充电时间和能量损耗，从而增加电动汽车的续航里程和用户体验。此外，在太阳能逆变器、UPS系统以及工业变频器等应用中，SiC MOSFET同样能够发挥重要作用，推动这些行业向更高效、更环保的方向发展。

总之，NTH4L022N120M3S作为一款高性能的碳化硅MOSFET，凭借其卓越的性能和广泛的应用前景，必将在电力电子领域发挥越来越重要的作用。随着技术的不断进步和成本的进一步降低，SiC MOSFET的市场渗透率将不断提高，为各行业的发展注入新的动力。