GC3M0040120D 产品概述
一、概述
GC3M0040120D 是 SUPSiC(国晶微半导体)推出的一款 1 个 N 沟道碳化硅(SiC)功率 MOSFET,额定漏源电压 Vdss = 1.2 kV,适用于高压电力电子场合。器件采用 TO-247-3 封装,设计用于高温、高压和高功率密度应用,适配中高压逆变、电力变换与工业电源等领域。
二、主要电气参数(关键值)
- 漏源电压:1.2 kV
- 连续漏极电流:66 A
- 最大耗散功率:326 W
- 导通电阻 RDS(on):40 mΩ(Vgs = 15 V)
- 阈值电压 Vgs(th):2.7 V
- 总栅极电荷 Qg:101 nC
- 输入电容 Ciss:2.9 nF
- 输出电容 Coss:103 pF
- 反向传输电容 Crss(Cgd):5 pF
- 工作结温范围:-40 ℃ ~ +175 ℃
- 封装:TO-247-3
三、性能亮点与工程意义
- 高压能力(1.2 kV):适用于中高压电力转换链路,可减少器件并联数目,简化系统设计。
- 低 Coss 与极小 Crss:Coss = 103 pF 在 1.2 kV 级别表现优秀(导致单次关断时 Eoss ≈ 0.5·Coss·V^2 ≈ 74 µJ),Crss = 5 pF 有利于抑制米勒效应,减小因 dv/dt 导致的二次触发风险。
- 相对较大的 Qg(101 nC):表明需要较强的栅极驱动能力以保证快速切换,栅极驱动器需能提供短时多安培的脉冲电流以控制上升/下降时间。
四、热管理与损耗估算(工程提示)
- 导通损耗:在标称 66 A 时(忽略温度上升),Pcond ≈ I^2·Rds_on ≈ 66^2·0.04 ≈ 174 W,说明在大电流持续工况下必须配合大面积散热或水冷;实际温度上升会使 Rds_on 增大,应按厂方热阻和 SOA 进行热仿真与裕量设计。
- 开关损耗示例:以 1.2 kV 关断电压,Coss 对应 Eoss ≈ 74 µJ/次,若工作频率为 50 kHz,则每只器件的 Coss 损耗约 3.7 W(仅为典型项,实际开关能耗还受 dv/dt、di/dt、回扫能量和电流波形影响)。
- 栅极能量:若以 15 V 驱动且近似线性充放电,单次栅极能量约 0.5·Qg·Vg ≈ 0.76 µJ,50 kHz 下约 38 mW。
五、应用建议与注意事项
- 驱动器设计:推荐以 15 V 驱动参考(因 RDS(on) 规格在 15 V 标注),驱动器须能提供数安培短时脉冲电流以实现期望的开关速度,同时加入合适的栅电阻以控制 dv/dt 和振铃。
- 布局与抗干扰:尽量缩短栅源回路与功率回路的寄生电感;在栅-源间并联吸收网络(R-C)或 TVS/箝位器件,防止过压和电磁干扰。
- 散热与并联:高电流场合建议采用牢固的 TO-247 散热基板或散热器,必要时通过并联多颗器件分担电流并注意电流均流措施与匹配。
- 可靠性考虑:器件允许的高工作温度上限(175 ℃)为系统在高温环境下提供更多设计余量,但长期高温应配合热循环测试与寿命分析。
六、典型应用场景
- 1.2 kV 级别逆变器与中高压变换器(太阳能逆变器、储能变流器)
- 工业高压电源、UPS、固态变压器(SST)
- 电机驱动与牵引(需注意并联与散热设计)
- 脉冲功率与高压开关应用
七、总结
GC3M0040120D 在 1.2 kV 级别提供了兼顾导通与开关特性的 SiC MOSFET 方案,低 Coss 与小 Crss 有利于降低开关相关问题,但较大的栅电荷和在高电流下显著的导通损耗要求系统设计在栅驱、散热与布局上做好充分规划。适当的驱动、被动吸收与热管理是发挥该器件可靠性能和效率的关键。若需进一步的曲线图、热阻及详细封装尺寸等资料,建议参考厂方 datasheet 或联系 SUPSiC 技术支持。