探索 onsemi NXH008P120M3F1：碳化硅功率模塊的卓越之選

在當(dāng)今的電力電子領(lǐng)域，碳化硅（SiC）技術(shù)憑借其出色的性能優(yōu)勢(shì)，正逐漸成為眾多應(yīng)用的首選。onsemi 的 NXH008P120M3F1 功率模塊，作為 SiC 技術(shù)的杰出代表，為工程師們帶來(lái)了新的設(shè)計(jì)思路和解決方案。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款模塊。

文件下載：onsemi NXH0xxP120M3F1碳化硅 (SiC) 模塊.pdf

產(chǎn)品概述

NXH008P120M3F1 是一款采用 F1 封裝的功率模塊，內(nèi)部集成了 8 mΩ/1200 V 的 SiC MOSFET 半橋和一個(gè)熱敏電阻。它具有多種特性，如提供預(yù)涂覆熱界面材料（TIM）和未預(yù)涂覆 TIM 的選項(xiàng)，以及壓配引腳。同時(shí)，該器件符合無(wú)鉛、無(wú)鹵和 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保性能出色。

原理圖

典型應(yīng)用

這款模塊的典型應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，涵蓋了太陽(yáng)能逆變器、不間斷電源（UPS）、電動(dòng)汽車(chē)充電站和工業(yè)電源等領(lǐng)域。這些應(yīng)用對(duì)功率模塊的性能、效率和可靠性都有較高的要求，而 NXH008P120M3F1 正好能夠滿(mǎn)足這些需求。

產(chǎn)品特性詳解

電氣特性

• MOSFET 特性：在不同的測(cè)試條件下，模塊的電氣參數(shù)表現(xiàn)出色。例如，在 25°C 時(shí)，零柵極電壓漏極電流（IDss）最大為 400 μA；柵源閾值電壓（VGS(TH)）在 2.04 - 4.4 V 之間。隨著結(jié)溫的升高，漏源導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）會(huì)相應(yīng)增加，如在 175°C 時(shí)，RDS(ON) 可達(dá) 18.1 mΩ。
• 開(kāi)關(guān)特性：開(kāi)關(guān)損耗是衡量功率模塊性能的重要指標(biāo)。在 25°C 和 150°C 不同結(jié)溫下，模塊的開(kāi)關(guān)損耗有所不同。以 800 V、120 A 的測(cè)試條件為例，在 25°C 時(shí)，導(dǎo)通開(kāi)關(guān)損耗（EON）為 1760 mJ，關(guān)斷開(kāi)關(guān)損耗（EOFF）為 588 mJ；而在 150°C 時(shí)，EON 增加到 2155 mJ，EOFF 增加到 745 mJ。這表明結(jié)溫對(duì)開(kāi)關(guān)損耗有顯著影響，在設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮散熱問(wèn)題。
• 二極管特性：二極管正向電壓（VSD）也會(huì)隨著結(jié)溫的變化而變化。在 25°C 時(shí)，VSD 典型值為 4.67 V；在 150°C 時(shí)，VSD 降至 4.4 V。

熱特性

• 熱阻：模塊的熱阻參數(shù)對(duì)于散熱設(shè)計(jì)至關(guān)重要。芯片到外殼的熱阻（RthJC）為 0.249 °C/W，芯片到散熱器的熱阻（RthJH）在使用特定熱油脂時(shí)為 0.466 °C/W。合理的散熱設(shè)計(jì)可以確保模塊在工作過(guò)程中保持較低的結(jié)溫，從而提高其可靠性和性能。
• 熱敏電阻特性：熱敏電阻可以用于監(jiān)測(cè)模塊的溫度。在 25°C 時(shí)，其標(biāo)稱(chēng)電阻（R25）為 5 kΩ；在 100°C 時(shí)，電阻（R100）為 493 Ω。通過(guò)測(cè)量熱敏電阻的阻值，可以實(shí)時(shí)了解模塊的溫度變化，以便采取相應(yīng)的散熱措施。

絕緣特性

• 隔離測(cè)試電壓：模塊的隔離測(cè)試電壓（Vis）為 4800 VRMS（t = 1 s，60 Hz），這表明它具有良好的絕緣性能，能夠有效防止電氣干擾和漏電現(xiàn)象的發(fā)生。
• 爬電距離和 CTI：爬電距離為 12.7 mm，CTI 為 600，這些參數(shù)保證了模塊在不同環(huán)境條件下的電氣安全性。

封裝與引腳信息

封裝

模塊采用 PIM18 33.8x42.5（PRESS FIT）CASE 180BW 封裝，這種封裝形式具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性和散熱性能。

引腳連接

模塊共有 18 個(gè)引腳，每個(gè)引腳都有明確的功能。例如，引腳 1、2、5、6 為直流正母線(xiàn)連接（DC+）；引腳 9 - 12 為直流負(fù)母線(xiàn)連接（DC-）；引腳 13、14、17、18 為半橋中心點(diǎn)連接（PHASE）等。在設(shè)計(jì) PCB 時(shí)，需要根據(jù)引腳功能合理布局，以確保電氣連接的正確性和穩(wěn)定性。

最大額定值

模塊的最大額定值規(guī)定了其正常工作的范圍。例如，漏源電壓（VDS）最大為 1200 V，柵源電壓（VGS）范圍為 +22/-10 V，連續(xù)漏極電流（ID）在 80°C（TJ = 175°C）時(shí)為 145 A，脈沖漏極電流（IDpulse）在 TJ = 150°C 時(shí)為 436 A 等。在使用過(guò)程中，必須嚴(yán)格遵守這些額定值，以避免模塊損壞。

典型特性曲線(xiàn)

文檔中提供了大量的典型特性曲線(xiàn)，如 MOSFET 典型輸出特性曲線(xiàn)、開(kāi)關(guān)損耗與漏極電流和柵極電阻的關(guān)系曲線(xiàn)、反向恢復(fù)能量與漏極電流和柵極電阻的關(guān)系曲線(xiàn)等。這些曲線(xiàn)可以幫助工程師更好地了解模塊的性能特點(diǎn)，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。例如，通過(guò)開(kāi)關(guān)損耗與漏極電流和柵極電阻的關(guān)系曲線(xiàn)，可以選擇合適的柵極電阻，以降低開(kāi)關(guān)損耗，提高模塊的效率。

總結(jié)與思考

onsemi 的 NXH008P120M3F1 功率模塊憑借其出色的電氣性能、熱性能和絕緣性能，在眾多應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的前景。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，我們也需要注意一些問(wèn)題。例如，如何根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的散熱方案，以確保模塊在不同的工作條件下都能保持穩(wěn)定的性能；如何優(yōu)化 PCB 布局，以減少電氣干擾和寄生參數(shù)的影響等。希望通過(guò)本文的介紹，能夠幫助工程師們更好地了解和應(yīng)用這款模塊，為電力電子設(shè)計(jì)帶來(lái)更多的創(chuàng)新和突破。

你在使用類(lèi)似功率模塊的過(guò)程中，遇到過(guò)哪些挑戰(zhàn)和問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。