5.3A、1200V NPT系列N溝道IGBT：HGTD1N120BNS與HGTP1N120BN詳解

一、前言

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)中，選擇合適的功率器件至關(guān)重要。今天我們要介紹的是HGTD1N120BNS和HGTP1N120BN這兩款NPT系列N溝道IGBT，它們隸屬M(fèi)OS門控高壓開關(guān)IGBT家族，結(jié)合了MOSFET和雙極晶體管的優(yōu)點(diǎn)，在高壓開關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出色。

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二、產(chǎn)品信息變更說明

Fairchild Semiconductor已被ON Semiconductor整合，部分Fairchild可訂購的零件編號(hào)需更改以符合ON Semiconductor的系統(tǒng)要求。由于ON Semiconductor產(chǎn)品管理系統(tǒng)無法處理帶有下劃線（）的零件命名，F(xiàn)airchild零件編號(hào)中的下劃線（）將改為破折號(hào)（-）。大家可查閱ON Semiconductor網(wǎng)站核實(shí)更新后的器件編號(hào)，最新的訂購信息可在www.onsemi.com獲取。若對(duì)系統(tǒng)整合有疑問，可發(fā)郵件至Fairchild_questions@onsemi.com。

三、HGTD1N120BNS和HGTP1N120BN基本特性

3.1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

這兩款I(lǐng)GBT采用非穿通（NPT）設(shè)計(jì)，結(jié)合了MOSFET高輸入阻抗和雙極晶體管低導(dǎo)通損耗的優(yōu)點(diǎn)，在中高頻高壓開關(guān)應(yīng)用中，低導(dǎo)通損耗優(yōu)勢顯著。

3.2 關(guān)鍵參數(shù)

• 電流與電壓：額定電流5.3A，耐壓1200V（(T_{C}=25^{circ}C) ），具有1200V開關(guān)安全工作區(qū)（SOA）能力。
• 關(guān)斷能量損耗：典型(E{OFF})在(T{J}=150^{circ}C) 時(shí)為120μJ。
• 短路額定值：具備一定的短路承受能力。
• 其他特性：低導(dǎo)通損耗、雪崩額定、具有溫度補(bǔ)償?shù)腟ABER?模型和熱阻SPICE模型。相關(guān)參考資料為TB334 “Guidelines for Soldering Surface Mount Components to PC Boards”。

四、封裝與訂購信息

4.1 封裝形式

提供JEDEC TO - 220AB和JEDEC TO - 252AA兩種封裝，滿足不同應(yīng)用場景的安裝需求。

4.2 訂購信息

訂購時(shí)需使用完整零件編號(hào)。若要TO - 252AA封裝的編帶包裝，需添加后綴9A，如HGTD1N120BNS9A。

五、絕對(duì)最大額定值

在設(shè)計(jì)使用時(shí)，必須嚴(yán)格遵守器件的絕對(duì)最大額定值，否則可能導(dǎo)致器件永久性損壞。具體參數(shù)如下（(T_{C}=25^{circ}C) ，除非另有說明）：

• 集電極連續(xù)電流：5.3A
• 集電極脈沖電流：6A（1200V，單脈沖，(V_{GE}=15V) ，脈沖寬度受最大結(jié)溫限制）
• 柵極 - 發(fā)射極連續(xù)電壓：需注意其取值范圍
• 功耗：60W
• 正向電壓雪崩能量：300mJ（(I{CE}=7A) ，(L = 400μH) ，(V{GE}=15V) ，(T_{J}=25^{circ}C) ）
• 工作和存儲(chǔ)結(jié)溫范圍： - 55℃至150℃
• 短路承受時(shí)間：在不同柵極 - 發(fā)射極電壓下有不同的承受時(shí)間，如(V{GE}=15V) 、(V{GE}=13V) 時(shí)，需參考具體參數(shù)（(V{CE(PK)}=840V) ，(T{J}=125^{circ}C) ，(R_{G}=82Ω) ）

六、電氣規(guī)格

在不同工作條件下，器件的電氣參數(shù)會(huì)有所不同。以下是部分關(guān)鍵電氣參數(shù)（(T_{C}=25^{circ}C) ，除非另有說明）：

6.1 擊穿電壓

• 集電極 - 發(fā)射極擊穿電壓：(BVCES)，(I{C}=250μA) ，(V{GE}=0V) 時(shí)，最小值為1200V。
• 發(fā)射極 - 集電極擊穿電壓：(BVECS)，(I{C}=10mA) ，(V{GE}=0V) 時(shí)為15V。

  6.2 飽和電壓

  集電極 - 發(fā)射極飽和電壓(V{CE(SAT)}) ，在不同溫度下有不同取值，如(T{C}=150^{circ}C) 時(shí)，典型值為3.8 - 4.3V。

  6.3 開關(guān)參數(shù)

  包括電流導(dǎo)通延遲時(shí)間、上升時(shí)間、關(guān)斷延遲時(shí)間、下降時(shí)間以及導(dǎo)通和關(guān)斷能量等。不同結(jié)溫下這些參數(shù)有所變化，例如(T{J}=150^{circ}C) 時(shí)，(E{ON1})典型值為145μJ，(E_{OFF})典型值為120 - 175μJ。

七、典型性能曲線

文檔提供了眾多典型性能曲線，如直流集電極電流與外殼溫度的關(guān)系、最小開關(guān)安全工作區(qū)、工作頻率與集電極 - 發(fā)射極電流的關(guān)系等。這些曲線有助于工程師全面了解器件在不同工作條件下的性能表現(xiàn)，從而進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。大家在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)具體需求參考這些曲線，思考如何優(yōu)化電路性能以匹配器件特性。

八、IGBT處理注意事項(xiàng)

IGBT易受靜電放電損傷，因此在操作時(shí)需采取以下預(yù)防措施：

• 組裝前，用金屬短路彈簧或?qū)щ姴牧鲜顾幸_短接。
• 手工取器件時(shí)，使用接地的金屬腕帶使手接地。
• 烙鐵頭需接地。
• 禁止在通電時(shí)插入或拔出器件。
• 確保不超過柵極電壓額定值(V_{GEM})，否則會(huì)損壞柵極氧化層。
• 避免柵極開路或懸空，可選擇合適的電路設(shè)計(jì)來防止這種情況。
• 若需要，可添加外部齊納二極管進(jìn)行柵極保護(hù)。

九、工作頻率信息

對(duì)于特定應(yīng)用，可參考典型器件的工作頻率信息來估算器件性能。工作頻率由(f{MAX1})和(f{MAX2})中較小值確定，其中：

• (f{MAX1}=0.05 / (t{d(OFF)} + t_{d(ON)1})) ，死區(qū)時(shí)間（分母）在50%占空比時(shí)為導(dǎo)通時(shí)間的10%。
• (f{MAX2}= (P{D}-P{C}) / (E{OFF}+E{ON2})) ，其中(P{D}= (T{JM}-T{C}) / R{theta JC}) ，(P{C}approx (V{CE}×I{CE}) / 2) 。

在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求和器件特性，合理選擇工作頻率，以確保器件穩(wěn)定可靠運(yùn)行。大家不妨思考一下，在不同的負(fù)載和溫度條件下，如何調(diào)整工作頻率來優(yōu)化電路性能？

總之，HGTD1N120BNS和HGTP1N120BN這兩款I(lǐng)GBT在高壓開關(guān)應(yīng)用中具有諸多優(yōu)勢，但在使用過程中，工程師需嚴(yán)格遵守各項(xiàng)參數(shù)和注意事項(xiàng)，以確保電路的可靠性和穩(wěn)定性。希望本文能為大家的設(shè)計(jì)工作提供有益參考。