C2M0080120D VDS ID @ 25ºC RDS(on) 1200 V 36 A 80 mΩ 碳化硅功率MOSFET C2MTM MOSFET技术 N沟道增强模式 特点 封装 • 全新C2M SiC MOSFET技术 • 低导通电阻下的高阻断电压 • 具有高阻斷電壓與低導通電阻 • 便于并联，易于驱动 • 雪崩耐受性强 • 无卤素，符合RoHS规范 TO-247-3 优势 • 更高的系统效率 • 更低的冷卻需求 • 更高的功率密度 • 更高的系统开关频率 应用 • 太阳能逆变器 • 高压DC/DC转换器 • 电动机 • 开关式电源 • 脉冲电源应用 部件号 封装 C2M0080120D TO-247-3 最大额定值（除非另行指定，否则TC = 25ºC） 符号 值 单位 测试条件 VDSmax 漏源电压 1200 V VGS = 0 V，ID = 100 μA VGSmax 栅源电压 -10/+25 V 绝对最大值 VGSop 栅源电压 -5/+20 V 推荐工作值 36 VGS = 20 V，TC = 25ºC 图19 连续漏极电流 ID(pulse) 脉冲漏极电流 80 A 脉冲宽度tP受Tjmax限制 图22 耗散功率 192 W TC=25ºC，TJ = 150ºC 图20 -55到 +150 ºC TJ , Tstg 工作结温和储存温度 24 A 注 ID PD 1 参数 TL 焊接温度 260 ºC Md 安装扭矩 1 8.8 Nm lbf-in C2M0080120D修订版本C VGS = 20 V，TC = 100ºC 距外壳1.6mm，持续10秒 M3或6-32螺丝 电气特性（除非另行指定，否则TC = 25ºC） 符号 V(BR)DSS 漏源击穿电压 VGS(th) 栅极阈值电压 IDSS 零栅极电压漏极电流 IGSS 栅源泄漏电流 RDS(on) 漏源导通电阻 最小 值 典型值 最 大 值 1200 单位 VGS = 0 V，ID = 100 μA 2.4 3.0 V VDS = 10V，ID = 5 mA 1.8 2.3 V VDS = 10V，ID = 5 mA，TJ = 150ºC 1 80 128 8.1 100 μA VDS = 1200 V，VGS = 0 V 250 nA VGS = 20 V，VDS = 0 V 98 mΩ 跨导 Ciss 输入电容 950 Coss 输出电容 80 Crss 反向传输电容 7.6 Eoss Coss储能 45 μJ EAS 雪崩能量，单脉冲 1 J EON 导通开关能量 265 EOFF 关断开关能量 135 td(on) 导通延迟时间 11 上升时间 20 关断延迟时间 23 下降时间 19 内部栅极电阻 4.6 Qgs 栅源电荷 15 Qgd 栅漏电荷 23 Qg 栅极总电荷 62 td(off) tf RG(int) C2M0080120D修订版本C 测试条件 V gfs tr 2 参数 7.8 S pF VGS = 20 V，ID = 20 A VGS = 20 V，ID = 20A，TJ = 150ºC VDS= 20 V，IDS= 20 A VDS= 20 V，IDS= 20 A，TJ = 150ºC VGS = 0 V VDS = 1000 V f = 1 MHz VAC = 25 mV 注 图11 图4、5、6 图7 图17、18 图16 ID = 20A，VDD = 50V 图29 μJ VDS = 800 V，VGS = -5/20 V，ID = 20A，RG(ext) = 2.5Ω，L= 142 μH 图25 ns VDD = 800 V，VGS = -5/20 V ID = 20 A，RG(ext) = 2.5 Ω， RL = 40 Ω，时间相对于VDS 依照IEC60747-8-4第83页之规定 图27 Ω f = 1 MHz，VAC = 25 mV nC VDS = 800 V，VGS = -5/20 V ID = 20 A 依照IEC60747-8-4第21页之规定 图12 典型性能 Conditions: 条件： TJ = -55 °C tp < 200 µs Conditions: 条件： VGS = 18 V 50 VGS = 16 V 40 VGS = 14 V 30 20 VGS = 12 V 10 VGS = 20 V TJ = 25 °C tp < 200 µs 60 DS DS Drain-Source Current, 漏源电流，I (A)IDS (A) 60 70 VGS = 20 V Drain-Source Current, 漏源电流，I (A)IDS (A) 70 VGS = 18 V 50 VGS = 16 V 30 VGS = 12 V 20 VGS = 10 V 10 VGS = 10 V 0 0 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 0.0 12.5 2.5 5.0 图1. 输出特性(TJ = -55ºC) 70 60 10.0 12.5 图2. 输出特性(TJ = 25ºC) 2.0 Conditions: 条件： TJ = 150 °C tp < 200 µs 7.5 漏源电压，V Drain-Source Voltage,DSVDS (V) 漏源电压，V (V)VDS (V) Drain-Source Voltage, DS Conditions: 条件： IDS = 20 A VGS = 20 V tp < 200 µs 1.8 VGS = 20 V 1.6 On Resistance, RDSSOn (P.U.) 导通电阻，RD (P.U.) On VGS = 18 V 50 VGS = 16 V VGS = 14 V 40 DS Drain-Source Current, 漏源电流，I (A) IDS (A) VGS = 14 V 40 VGS = 12 V 30 20 VGS = 10 V 10 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 -50 12.5 -25 0 图3. 输出特性(TJ = 150ºC) Conditions: 条件： VGS = 20 V tp < 200 µs 180 50 75 100 125 150 125 150 图4. 归一化导通电阻与温度曲线图 280 200 25 Junction结温，T Temperature, (°C) TJ (°C) J (V)VDS (V) 漏源电压，V Drain-Source Voltage, DS Conditions: 条件： IDS = 20 A tp < 200 µs 240 140 On Resistance, RDSDSOnOn(mOhms) 导通电阻，R (mOhm) On Resistance, RDSDSOnOn(mOhms) 导通电阻，R (mOhm) 160 TJ = 150 °C 120 100 TJ = 25 °C 80 TJ = -55 °C 60 40 20 160 VGS = 14 V 120 VGS = 16 V VGS = 18 V 80 VGS = 20 V 40 0 0 0 10 20 30 40 50 Drain-Source Current, 漏源电流，I (A) IDS (A) DS 图5. 导通电阻与漏极电流 （对于各种温度） 3 200 C2M0080120D修订版本C 60 70 -50 -25 0 25 50 75 Junction Temperature, TJ (°C) 结温，T J 图6. 导通电阻与温度曲线图 （对于各种栅极电压） 100 典型性能 40 -7 Conditions: 条件： VDS = 20 V tp < 200 µs -6 -5 -3 -2 -1 0 0 Condition: 条件： VGS = -5 V TJ = 150 °C Drain-Source 漏源电流，ICurrent, (A) IDS (A) DS -4 TJ = -55 °C tp < 200 µs 30 -10 Drain-Source Current, 漏源电流，I (A)IDS (A) DS VGS = 0 V TJ = 25 °C 20 TJ = -55 °C 10 -20 VGS = -2 V -30 -40 -50 -60 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Gate-Source Voltage, VGS (V) 栅源电压，V (V) GS 图7. 传输特性 （对于各种结温） -7 -6 -5 -4 图8. 体二极管特性(-55ºC) -2 -3 -70 (A) 漏源电压，V Drain-Source Voltage, VDS DS (A) -1 Condition: 条件： VGS = -5 V -7 0 TJ = 25 °C tp < 200 µs -6 -5 -4 -2 -3 -1 0 0 Condition: 条件： VGS = -5 V -10 TJ = 150 °C tp < 200 µs VGS = 0 V 0 -10 -20 VGS = -2 V -30 -40 -50 Drain-Source Current, 漏源电流，I (A)IDS (A) DS Drain-Source Current, 漏源电流，I (A)IDS (A) DS VGS = 0 V -20 VGS = -2 V -30 -40 -50 -60 -60 -70 -70 漏源电压，V (A) Drain-Source Voltage, DS VDS (A) (A) 漏源电压，V Drain-Source Voltage, DS VDS (A) 图9. 体二极管特性(25ºC) 图10. 体二极管特性(150ºC) 4.5 25 Conditons 条件： VDS = 10 V IDS = 5 mA 4.0 20 Gate-Source Voltage, 栅源电压，V (V) VGS (V) GS Threshold Voltage, 阈值电压，V (V)Vth (V) th 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -50 -25 0 25 50 75 Junction Temperature TJ (°C) 结温 TJ (°C) 图11. 阈值电压与温度曲线图 4 C2M0080120D修订版本C 100 125 Conditions: 条件： IDS = 20 A IGS = 100 mA VDS = 800 V TJ = 25 °C 150 15 10 5 0 -5 0 10 20 30 40 Gate Charge, Q(nC) G (nC) 栅极电荷，Q G 图12. 栅极电荷特征 50 60 70 典型性能 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 0 Conditions: 条件： TJ = -55 °C tp < 200 µs 0 Conditions: 条件： VGS = 0 V TJ = 25 °C tp < 200 µs -30 VGS = 10 V VGS = 15 V -40 VGS = 20 V -50 -20 VGS = 10 V DS Drain-Source Current, 漏源电流，I (A)IDS (A) DS -20 -10 VGS = 5 V Drain-Source Current, 漏源电流，I (A)IDS (A) -10 VGS = 5 V VGS = 0 V -30 VGS = 15 V -40 VGS = 20 V -50 -60 -60 -70 Drain-Source Voltage, 漏源电压，V (V)VDS (V) DS 图13. 第三象限特性(-55ºC) -6 -5 -4 -3 图14. 第三象限特性(25ºC) -2 -1 0 50 0 Drain-Source Current, DS IDS(A) (A) 漏源电流，I VGS = 0 V VGS = 5 V 45 -10 -20 VGS = 10 V -30 VGS = 15 V VGS = 20 V -40 -50 40 Stored储能，E Energy,OSS EOSS (µJ) (μJ) Conditions: 条件： TJ = 150 °C tp < 200 µs -70 Drain-Source Voltage, VDS (V) (V) 漏源电压，V DS 35 30 25 20 15 10 5 -60 0 0 -70 Drain-Source Voltage,(V) VDS (V) 漏源电压，V 200 400 1000 1200 图16. 输出电容储能 10000 10000 Conditions: 条件： TJ = 25 °C VAC = 25 mV f = 1 MHz Ciss Conditions: 条件： Coss 100 Crss 10 TJ = 25 °C VAC = 25 mV f = 1 MHz Ciss 1000 电容 (pF) Capacitance (pF) Capacitance (pF) 电容 (pF) 800 DS 图15. 第三象限特性(150ºC) 1000 600 Drain to Source Voltage, 漏源电压，V (V) VDS (V) DS Coss 100 10 Crss 1 1 0 50 100 Drain-Source Voltage, 漏源电压，V (V) VDS (V) DS 图17. 电容与漏源 电压曲线图(0 - 200V) 5 C2M0080120D修订版本C 150 200 0 200 400 600 Drain-Source 漏源电压，VVoltage, (V) VDS (V) DS 图18. 电容与漏源 电压曲线图(0 - 1000V) 800 1000 典型性能 40 250 Conditions: 条件： TJ ≤ 150 °C TJ ≤ 150 °C 35 Maximum Dissipated Power, 最大耗散功率，P (W) Ptot (W) tot Drain-Source ContinousDSCurrent, 连续漏源电流，I (A) IDS (DC) (A) (DC) Conditions: 条件： 30 25 20 15 10 5 200 150 100 0 -55 -30 -5 20 45 70 95 120 50 0 145 -55 Case Temperature, TC (°C) -30 -5 20 120 145 100.00 0.5 100E-3 10 µs 受限于R Limited byDSROn DS On 0.3 Drain-Source Current, 漏源电流，I (A) IDS (A) Junction To Case Impedance, ZthJC (oC/W) 结点到表面阻抗，Z (oC/W) thJC 95 图20. 最大功耗降额与 表面温度曲线图 1 100 µs 10.00 1 ms 100 ms DS 0.1 0.05 0.02 SinglePulse 单脉冲 10E-3 0.01 1.00 0.10 Conditions: 条件： TC = 25 °C D = 0, Parameter: tp 参数：tp 0.01 1E-3 1E-6 10E-6 100E-6 1E-3 10E-3 Time, tpp (s) (s) 时间，t 100E-3 0.1 1 1 1600 1200 TJ = 25 °C VDD = 800 V RG(ext) = 2.5 Ω VGS = -5/+20 V FWD = C4D10120A L = 142 μH 1000 1000 Conditions: 条件： TJ = 25 °C VDD = 600 V RG(ext) = 2.5 Ω VGS = -5/+20 V FWD = C4D10120A L = 142 μH 1000 ETotal Switching开关损耗 Energy (uJ) (mJ) 1200 100 图22. 安全工作区域 Conditions: 条件： 1400 10 Drain-Source Voltage, (V)VDS (V) 漏源电压，V DS 图21. 瞬态热阻抗 （结点至表面） Switching开关能量 Energy (uJ) (mJ) 70 C 图19. 连续漏极电流降额与 表面温度曲线图 800 600 EOn 400 200 800 ETotal 600 EOn 400 200 EOff 0 EOff 0 0 10 20 30 Drain to Source Current, (A) IDS (A) 漏源电流，I DS 图23. 钳位电感开关能量与 漏极电流曲线图(VDD = 800V) 6 45 Case Temperature, TC (°C) 表面温度，T (°C) 表面温度，TC (°C) C2M0080120D修订版本C 40 50 0 10 20 30 Drain to 漏源电流，I Source Current, (A)IDS (A) DS 图24. 钳位电感开关能量与 漏极电流曲线图(VDD = 600V) 40 50 典型性能 1000 TJ = 25 °C VDD = 800 V IDS = 20 A VGS = -5/+20 V FWD = C4D10120A L = 142 μH 800 700 600 500 EOn 400 EOff 300 Conditions: 条件： IDS = 20 A VDD = 800 V RG(ext) = 2.5 Ω VGS = -5/+20 V FWD = C4D10120A L = 142 µH 500 ETotal Swithcing 开关损耗Loss (mJ)(uJ) 900 Switching Loss (uJ) 开关损耗 (mJ) 600 Conditions: 条件： ETotal 400 300 EOn 200 EOff 200 100 100 0 0 0 5 10 15 20 25 30 External Gate Resistor RG(ext) (Ohms) 外接栅极电阻，RG(ext) (Ohm) -25 0 25 50 75 Junction结温，T Temperature, (°C) TJ (°C) J 图26. 钳位电感开关能量与 温度曲线图 图25. 钳位电感开关能量与RG(ext)曲线图 70 -50 Conditions: 条件： TJ = 25 °C VDD = 800 V RL = 40 Ω VGS = -5/+20 V 60 50 tr Time(ns) (ns) 时间 tf 40 td (off) 30 td (on) 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 External Gate Resistor, RG(ext) (Ohms) 外接栅极电阻，R (Ohm) G(ext) 图28. 开关时间定义 图27. 开关时间与RG(ext)曲线图 35 Conditons: 条件： VDD = 50 V Avalanche (A) 雪崩电流Current (A) 30 25 20 15 10 5 0 0 25 50 75 100 125 Time雪崩时间 in Avalanche TAV (us) T (us) AV 图29. 单雪崩SOA曲线 7 C2M0080120D修订版本C 150 175 200 100 125 150 测试电路示意图 D1 L=142 uH VDC C4D10120A 10A, 1200V SiC Schottky SiC肖特基 二极管 CDC=42.3 uF Q2 RG D.U.T C2M0080120D 图30. 钳位电感开关 波形测试电路 Q1 RG L=142 uH VDC D.U.T C2M0080120D VGS= - 5V CDC=42.3 uF RG Q2 C2M0080120D 图31. 体二极管恢复测试电路 ESD额定值 8 ESD测试 设备采样总数 分类结果 ESD-HBM 所有设备通过1000V测试 2 (>2000V) ESD-MM 所有设备通过400V测试 C (>400V) ESD-CDM 所有设备通过1000V测试 IV (>1000V) C2M0080120D修订版本C 封装尺寸 Package Dimensions POS 封装 TO-247-3 T V U W 引脚信息： Pinout Information: • • • • • • 引脚 1 = 栅极 Pin 1 引脚 2, = 4 =Gate 漏极 引脚 3 =4源极 Pin 2, = Drain Pin 3 = Source 建议的焊盘布局 Recommended Solder Pad Layout TO-247-3 9 C2M0080120D修订版本C 英寸 毫米 最小值 最大值 最小值 A .190 .205 4.83 最大值 5.21 A1 .090 .100 2.29 2.54 A2 .075 .085 1.91 2.16 b .042 .052 1.07 1.33 b1 .075 .095 1.91 2.41 b2 .075 .085 1.91 2.16 b3 .113 .133 2.87 3.38 b4 .113 .123 2.87 3.13 c .022 .027 0.55 0.68 D .819 .831 20.80 21.10 D1 .640 .695 16.25 17.65 D2 .037 .049 0.95 1.25 E .620 .635 15.75 16.13 E1 .516 .557 13.10 14.15 5.10 E2 .145 .201 3.68 E3 .039 .075 1.00 1.90 E4 .487 .529 12.38 13.43 e .214 BSC N 3 5.44 BSC 3 L .780 .800 19.81 20.32 L1 .161 .173 4.10 4.40 ØP .138 .144 3.51 3.65 Q .216 .236 5.49 6.00 S .238 .248 6.04 6.30 T 9˚ 11˚ 9˚ 11˚ U 9˚ 11˚ 9˚ 11˚ V 2˚ 8˚ 2˚ 8˚ W 2˚ 8˚ 2˚ 8˚ 部件号 封装 标识 C2M0080120D TO-247-3 C2M0080120 说明 • 符合RoHS规范 本产品中受RoHS限制材料的含量低于此类物质所允许的最大浓度值（也称为阈值），或者依照欧盟2011/65/EC号指令(RoHS2)用于 可豁免的应用场合（依照2013年1月2日实施的版本）。本产品的RoHS声明可向Cree代表索取或从www.cree.com的“产品文档”部 分获取。 • 符合REACh规范 本产品提供REACh高度关注物质(SVHC)的信息。由于欧洲化学品管理局(ECHA)已发布通告，称其计划在可预见的将来频繁修订SVHC 清单，因此请联系Cree代表，确保您了解最新的REACh SVHC合规性声明。也可索取REACh禁止物质的信息（REACh第67条款）。 • 本产品并非设计用于以下应用，亦未针对以下应用进行测试：植入人体的装置或者若产品发生故障可能导致死亡、人身伤害或财产损 失的装置，包括但不限于运营核设施所用的设备、生命维持机、心脏除颤器或类似急救医疗设备、飞机导航或通信或控制系统、空中 交通管制系统。 相关链接 • C2M PSPICE模型：www.cree.com/power • SiC MOSFET隔离式栅极驱动器参考设计：www.cree.com/power • 碳化硅MOSFET应用注意事项：www.cree.com/power 版权所有 © 2015 Cree, Inc.保留所有权利。 本文所列信息随时可能出现更改，恕不另行通知。 Cree、Cree徽标和Zero Recovery是Cree, Inc.的注册商标。 10 C2M0080120D修订版本C Cree, Inc. 4600 Silicon Drive Durham, NC 27703 美国电话：+1.919.313.5300 传真：+1.919.313.5451 www.cree.com/power