CCS050M12CM2 1.2kV、50A碳化硅 六组（三相）模块 Z-FETTM MOSFET 和 Z-RecTM 二极管 特点 • • • • • • VDS 1.2 kV RDS(on) (TJ = 25˚C) 25 mΩ EOFF (TJ = 150˚C) 0.6 mJ 封装 超低损耗 零反向恢复电压 零关断尾电流 高频率工作 VF和VDS(on)下的正温度系数 Cu基板，AlN DBC 系统优势 • • • • • 系统紧凑、轻巧 高效工作 易于控制晶体管栅极 更低的冷却要求 更低的系统成本 应用 • • • • • • 太阳能逆变器 不间断电源(UPS)和开关模式电源(SMPS) 感应加热 再生驱动电源 三相PFC 电动机 部件号 封装 标识 CCS050M12CM2 六组 CCS050M12CM2 最大额定值（TC = 25˚C，除非另有指定） 数据手册：CCS0 订版本B 50M12CM2 修 符号 参数 值 单位 VDS 漏源电压 1.2 kV VGS 栅源电压 +25/-10 V 87 A ID 连续漏极电流 ID(pulse) 脉冲漏极电流 250 A 结温 150 ˚C -40到+125 ˚C TJ TC ,TSTG 表面温度和储存温度范围 59 测试条件 VGS = 20 V，TC = 25 ˚C VGS = 20 V，TC = 90 ˚C 脉冲宽度tP = 250 μs 受限于Tjmax的速率，TC = 25˚C Visol 表面隔离电压 2.5 kV 直流，t = 1 min LStray 杂散电感 30 nH 从引脚25-26到引脚27-28测量所得 M 安装扭矩 5.0 N-m G 重量 180 g PD 功耗 312 W 若有更改，恕不另行通知。 www.cree.com TC = 25 ˚C，TJ ≤ 150 ˚C 说明 图26 图28 图27 1 电气特性（TC = 25˚C，除非另有指定） 符号 参数 V(BR)DSS 漏源击穿电压 VGS(th) 栅极阈值电压 典型值 最大值 1.2 V 1.6 零栅极电压漏极电流 IGSS 栅源泄漏电流 单位 kV 2.3 IDSS RDS(on) 最小值 2 接通电阻 测试条件 VGS, = 0 V，ID = 100 µA VDS = 10 V，ID = 2.5 mA VDS = 10 V, ID = 2.5 mA，TJ = 150 ˚C 100 μA VDS = 1.2 kV，VGS = 0V 0.5 μA VGS = 20 V，VDS = 0V 25 34 43 63 22 mΩ S VGS = 20 V，IDS = 50 A VGS = 20 V，IDS = 50 A，TJ = 150 ˚C VDS = 20 V，IDS = 50 A gfs 跨导 Ciss 输入电容 2.810 Coss 输出电容 0.393 Crss 反向传输电容 0.014 Eon 导通开关能量 1.1 mJ EOff 关断开关能量 0.6 mJ RG (int) 内部栅极电阻 1.5 Ω f = 1 MHz，VAC = 25 mV nC VDD= 800 V，ID= 50 A 21 QGS 栅源电荷 32 QGD 栅漏电荷 30 QG 栅极总电荷 nF 注 VDS = 20 V， ID = 50 A，TJ = 150 ˚C VDS = 800 V，VGS = 0 V f = 1 MHz, VAC = 25 mV 图4-7 图8 图16、17 VDD = 600 V，VGS = +20V/-5V ID = 50 A，RG = 20 Ω 荷载 = 200 μH TJ = 150 ˚C 注：IEC 60747-8-4定义 图18 图15 180 td(on) 导通延迟时间 21 ns tr(on) VSD从90%下降到10%所经历的时间 30 ns td(off) 关断延迟时间 50 ns tf(off) VSD从10%上升到90%所经历的时间 19 ns VDD = 800V，RLOAD = 8 Ω VGS = +20/-2V，RG = 3.8 Ω TJ = 25 ˚C 注：IEC 60747-8-4定义 图20-25 续流SiC肖特基二极管特性 符号 参数 VSD 二极管正向电压 QC 总电容电荷 IF 连续正向电流 最小值 典型值 最大值 1.5 1.7 2.0 2.3 单位 V 0.28 μC 50 A 测试条件 注 IF = 50 A，VGS = 0 图9 IF = 50 A，TJ = 150 ˚C VGS = -5 V，Tc = 90 ˚C 热特性 典型值 最大值 RthJCM 符号 MOSFET从结点到表面的热阻 参数 最小值 0.37 0.40 RthJCD 二极管从结点到表面的热阻 0.42 0.43 单位 ˚C/W 测试条件 注 Tc = 90 ˚C，PD = 150 W Tc = 90 ˚C，PD = 130 W NTC特性 符号 R25 条件 TC = 25 °C 典型值 Delta R/R TC = 100 °C，R100 = 481 Ω P25 2 最大值 5 kΩ ±5 TC = 25 °C 单位 % mW B25/50 R2 = R25 exp[B25/50(1/T2-1/(298.15K))] 3380 K B25/80 R2 = R25 exp[B25/80(1/T2-1/(298.15K))] 3440 K CCS050M12CM2 修订版本B 典型性能 200 200 VGS = 20 V Conditions: 条件： TJ = -40 °C tp < 50 µs VGS = 15 V 120 80 VGS = 10 V 40 0 3 6 9 12 120 80 VGS = 10 V 40 VGS = 5 V VGS = 5 V 0 0 15 0 3 6 Drain-Source Voltage, 漏源电压，V (V)VDS (V) Conditions: 条件： IDS = 50 A VGS = 20 V tp < 50 µs 1.8 VGS = 20 V 160 VGS = 15 V On Resistance, DS RDSOnOn(p.u.) (p.u.) 导通电阻，R Drain Current,DS IDS (A) (A) 漏极电流，I 15 图2. 典型输出特性(TJ = 25 ˚C) 2.0 条件： Conditions: TJ = 150 °C tp < 50 µs 12 DS 图1. 典型输出特性(TJ = -40 ˚C) 200 9 Drain-Source Voltage, 漏源电压，V (V)VDS (V) DS VGS = 10 V 120 80 40 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 VGS = 5 V 0.0 0 0 3 6 9 12 -50 15 -25 0 25 50 75 100 125 150 Junction Temperature, 结温，T (°C) TJ (°C) J Drain-Source Voltage, 漏源电压，V (V)VDS (V) DS 图4. 归一化导通电阻与温度 图3. 典型输出特性(TJ = 150 ˚C) 100 60 Conditions: 条件： VGS = 20 V tp < 50 µs Conditions: 条件： IDS = 50 A tp < 50 µs 90 TJ = 150 °C On Resistance,DS RDSOnOn(mΩ) (mΩ) 导通电阻，R 50 On Resistance,DS RDSOnOn(mΩ) (mΩ) 导通电阻，R VGS = 15 V 160 Drain Current,DS IDS(A) (A) 漏极电流，I 160 Drain Current,DS IDS(A) (A) 漏极电流，I VGS = 20 V Conditions: 条件： TJ = 25 °C tp < 50 µs TJ = 125 °C 40 30 TJ = 25 °C TJ = -40 °C 20 10 80 70 TJ = -40 °C 60 50 TJ = 150 °C 40 TJ = 25 °C 30 20 10 0 0 0 25 50 75 Drain漏源电流，I Source Current, (A)IDS (A) DS 图5. 归一化导通电阻与漏极电流 （对于各种温度） 3 CCS050M12CM2 修订版本B 100 12 13 14 15 16 17 18 Gate Source Voltage, VGS (V) 栅源电压，V (V) GS 图6. 归一化导通电阻与栅源电压曲线图 （对于各种温度） 19 20 典型性能 100 80 VGS = 12 V 70 60 50 VGS = 14 V 40 VGS = 16 V 30 VGS = 18 V 20 VGS = 20 V TJ = 150 °C Conditions: 条件： tp < 50 µs 漏源电流，I (A) Drain-Source Current, IDS (A) DS 90 On Resistance,DSRDS (mΩ) 导通电阻，R On(mΩ) On 100 Conditions: 条件： IDS = 50 A tp < 50 µs 80 60 TJ = 25 °C 40 TJ = -40 °C 20 10 0 0 -50 -25 0 25 50 75 100 125 0 150 2 4 -2.5 -2 -1.5 -1 8 10 12 GS J 图7. 导通电阻与温度 （对于各种栅源电压） -3 6 Gate-Source Voltage,(V) VGS (V) 栅源电压，V Junction Temperature, 结温，T (°C) TJ (°C) 图8. 传输特性 （对于各种结温） -0.5 0 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0 0 VGS = -5 V Drain-Source Current, IDS (A) 漏源电流，I (A) DS VGS = 0 V -25 -50 -75 Drain-Source Currnmt, IDS (A) 漏源电流，I (A) DS VGS = -2 V -25 -50 -75 Conditions: 条件： TJ = -40 °C tp < 50 µs VGS = -2 V VGS = -5 V -100 Drain-Source Voltage, VDS (V) 漏源电压，V (V) DS -2.5 -2 -1.5 -1 VGS = 0 V -100 漏源电压，V (V) Drain-Source Voltage, VDS (V) DS 图10. 二极管特性(25˚C) 图9. 二极管特性(-40 ˚C) -3 Conditions: 条件： TJ = 25 °C tp < 50 µs -0.5 0 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0 0 VGS = 0 V VGS = 10 V VGS = 20 V VGS = 0 V VGS = -5 V -75 -50 -75 Conditions: 条件： TJ = -40 °C tp < 50 µs Conditions: 条件： TJ = 150 °C tp < 50 µs 漏源电压，V (V)VDS (V) Drain-Source Voltage, DS 图11. 二极管特性(150 ˚C) CCS050M12CM2 修订版本B -25 VGS = 15 V DS -50 VGS = -2 V 4 Drain-Source Current, IDS (A) 漏源电流，I (A) -25 DS Drain-Source Current, IDS (A) 漏源电流，I (A) VGS = 5 V -100 漏源电压，V (V) Drain-Source Voltage, VDS (V) DS 图12. 第三象限特性(-40˚C) -100 典型性能 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0 0 VGS = 0 V VGS = 0 V -25 VGS = 10 V VGS = 15 V -50 VGS = 20 V -75 Drain-Source Current, IDS (A) 漏源电流，I (A) DS Drain-Source Current, IDS (A) 漏源电流，I (A) DS VGS = 5 V -25 VGS = 5 V VGS = 10 V -50 VGS = 15 V -75 Conditions: 条件： TJ = 25 °C tp < 50 µs -100 漏源电压，V (V) Drain-Source Voltage, DS VDS (V) 图14. 第三象限特性(150˚C) 10000 Conditions: 条件： VDS = 800 V IDS = 50 A IGS = 10 mA 15 CISS 1000 COSS Capacitance 电容(pF) (pF) Gate-Source Voltage, 栅源电压，V (V)VGS (V) GS 20 10 5 100 CRSS 10 0 Conditions: 条件： f = 1 MHz VAC = 25 mV -5 0 30 60 90 120 150 1 180 0 Gate Charge (nC) 栅极电荷，(nC) 50 100 150 200 250 漏源电压，V (V)VDS (V) Drain-Source Voltage, DS 图16. 典型电容与漏源 电压曲线图(0 - 250 V) 图15. 典型栅极电荷特性 10000 3.0 Conditions: 条件： VDD = 600 V TJ = 150 °C L = 200 µH RG = 20 Ohms VGS = +20V/-5V CISS 2.5 1000 Switching (mJ) 开关损耗 Loss (mJ) COSS Capacitance 电容(pF) (pF) -100 漏源电压，V (V) Drain-Source Voltage, VDS (V) DS 图13. 第三象限特性(25 ˚C) 100 CRSS 10 Conditions: 条件： f = 1 MHz VAC = 25 mV Eon 2.0 Eoff 1.5 1.0 0.5 1 0.0 0 250 500 漏源电压，V (V) Drain-Source Voltage, VDS (V) DS 图17. 典型电容与漏源 电压曲线图(0 - 1 kV) 5 Conditions: 条件： TJ = 150 °C tp < 50 µs VGS = 20 V CCS050M12CM2 修订版本B 750 1000 0 25 50 75 100 (A) DS Drain to漏源电流，I Source Current, IDS (A) 图18. 电感切换能量与 漏极电流曲线图（VDS = 600V，RG = 20 Ω ） 125 典型性能 4.5 100 Conditions: 条件： 3.5 Eon Time, , td(on)(ns) (ns) 时间，t , tton ,, trd(on) on r 4.0 Switching(mJ) Loss (mJ) 开关损耗 ton VDD = 800 V TJ = 150 °C L = 200 µH RG = 20 Ohms VGS = +20V/-5V 3.0 Eoff 2.5 2.0 1.5 1.0 td(on) tr Conditions: 条件： VGS: +20/-5V RG = 20 Ohms VDD = 800 V TJ = 25 °C 0.5 10 0.0 0 25 50 75 100 1 125 10 图19. 电感切换能量与 漏极电流曲线图（VDS = 800 V，RG = 20 Ω） 图20. 导通时间与漏极电流 10000 1000 Time, , td(on)(ns) (ns) 时间，t , ttonr,, trd(on) on Time, (ns) 时间，t ttr, ,ttd(off) (ns) f, td(off off off Conditions: 条件： VGS: +20/-5V RLoad = 16 Ohms VDD = 800 V TJ = 25 °C 1000 toff td(off) 100 tf Conditions: 条件： VGS: +20/-5V RG = 20 Ohms VDD = 800 V TJ = 25 °C 10 tr ton 10 10 100 10 100 Drain-Source Current, IDS (A) 漏源电流，I (A) DS Gate Resistance, R 栅极电阻，R (Ohms) G (Ohms) G 图21. 关断时间与漏极电流 10000 100 ton toff td(off) 100 Time, , td(on)(ns) (ns) 时间，t , ttr,, ttrd(on) on on Time, (ns) 时间，t ttr, ,ttd(off) (ns) f, td(off off off 图22. 导通时间与外部栅极电阻曲线图 Conditions: 条件： VGS: +20/-5V RLoad = 16 Ohms VDD = 800 V TJ = 25 °C 1000 td(on) 100 1 1 tr 10 1 tr td(on) Conditions: 条件： VGS: +20/-5V RG = 20 Ohms VDD = 800 V RLoad = 16 Ohms 10 10 100 Gate Resistance, RG (Ohms) 栅极电阻，R (Ohms) G 图23. 关断时间与外部栅极电阻曲线图 6 100 Drain-Source Current, IDS (A) 漏源电流，I (A) DS 漏源电流，I (A)IDS (A) Drain to Source Current, DS CCS050M12CM2 修订版本B 0 20 40 60 80 100 Junction结温，T Temperature, (°C)TJ (°C) J 图24. 导通时间与结温 120 140 160 典型性能 100 Drain-Source Continous Current, 连续漏源电流，I (A) IDS (DC) (A) toff DS (DC) Time, (ns) 时间，t tt, t, tf, td(off (ns) off roff d(off) 1000 td(off) 100 tf Conditions: 条件： VGS: +20/-5V RG = 20 Ohms VDD = 800 V RLoad = 16 Ohms 10 0 20 Conditions: 条件： TJ ≤ 150 °C 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 40 60 80 100 120 140 -40 160 -20 0 20 Junction 结温，T Temperature, (°C)TJ (°C) 图25. 导通时间与结温 Conditions: 条件： TJ ≤ 150 °C 300 80 100 250 200 150 100 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1 ms 100 ms 1.00 Conditions: 条件： TC = 25 °C D = 0, 参数: tp 0.10 0.1 1 1000 1 Diode Junction-Case Thermal Response, 二极管结点到表面的热响应，Zth JCZth JC (°C/W) (°C/W) MOSFET从结点到表面的热响应，Zth JCJC MOSFET Junction-Case Thermal Response, Zth (°C/W) (°C/W) 100 图28. MOSFET安全工作区域 1 D = 90% D = 70% D = 50% D = 30% D = 10% D = 5% D = 2% D = 1% D = 0.5% tp D = 0.2% 0.001 10 漏源电压，TDS (V) 图27. 最大功耗(MOSFET)降额与表面温度曲线图 0.01 100 µs 10.00 Case Temperature, 表面温度，T (°C)TC (°C) C 0.1 160 10 µs 50 -20 140 1 µs 受限于 R DS On -40 120 100.00 漏源电流，IDS (A) Maximum Dissipated Power, 最大耗散功率，P (W)Ptot (W) tot 60 图26. 连续漏极电流降额与表面温度曲线图 350 单脉冲 10E-6 D = tp / T T Single Pulse 1E-6 100E-6 1E-3 10E-3 100E-3 时间 (s) Time (s) 图29. MOSFET从结点到表面的热阻抗 7 40 Case表面温度，T Temperature, TC (°C) (°C) C J CCS050M12CM2 修订版本B 1 D = 90% D = 70% D = 50% D = 30% 0.1 D = 10% D = 5% 0.01 D = 2% D = 1% D = 0.5% D = 0.2% tp Single Pulse 单脉冲 T 0.001 10 1E-6 10E-6 D = tp / T 100E-6 1E-3 10E-3 100E-3 时间(s) (s) Time 图30. 二极管结点到表面的热阻抗 1 10 典型性能 NTC Resistance (Ohms) NTC 电阻 (Ohms) 100000 10000 1000 100 10 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 NTC NTC Temperature (°C) 温度 (°C) 图31. NTC电阻与NTC温度曲线图 图31. 电阻开关时间说明 模块应用说明：SiC MOSFET模块的开关速度超出了通常与基于IGBT的模块相关联的速度。因此，必须采取特殊预防措施来实现最佳性能。栅极驱动 与模块外壳之间的互连必须尽可能短。这将产生最佳切换时间并避免潜在的器件振荡。此外，必须尽力确保模块和链路电容器之间保持最小电感，以 避免过度的VDS过冲。 请参考应用说明：“使用Cree SiC模块时设计注意事项”第1部分和第2部分。 [CPWR-AN12, CPWR-AN13] 8 CCS050M12CM2 修订版本B 封装尺寸(mm) 本产品并非旨在用于以下装置而设计、测试或计划：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，包括但不限于用 于运营核设施的设备、生命维持机、心脏除颤器或类似的急救医疗设备、飞机导航或通信或控制系统、空中交通管制系统或武器系统。 版权所有 © 2013 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及Cree徽标是Cree, Inc.的注册商标，Z-Rec Inc.是Cree, Inc.的商标。 9 CCS050M12CM2 修订版本B 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