C2M0160120D VDS 1200 V ID @ 25ºC 19 A RDS(on) 160 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 • 抗闩锁效应 • 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 • 开关式电源 • 高压DC/DC转换器 • LED 照明电源 部件号 封装 C2M0160120D 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 19 VGS = 20 V，TC = 25ºC 图19 连续漏极电流 ID(pulse) 脉冲漏极电流 40 A 脉冲宽度tP受Tjmax限制 图22 耗散功率 125 W TC=25ºC，TJ = 150ºC 图20 -55到+150 ºC ºC TJ , Tstg 工作结温和储存温度 12.5 TL 焊接温度 260 Md 安装扭矩 1 8.8 C2M0160120D修订版本B A 注 ID PD 1 参数 VGS = 20 V，TC = 100ºC 距外壳1.6mm，持续10秒 Nm lbf-in 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 VGS(th) 参数 漏源击穿电压 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 单位 1200 测试条件 V VGS = 0 V，ID = 100 μA 2.4 2.5 V VDS = 10V，IDS = 2.5 mA 1.8 1.9 V VDS = 10V，IDS = 2.5 mA，TJ = 150ºC 1 160 100 μA VDS = 1200 V，VGS = 0 V 250 nA VGS = 20 V，VDS = 0 V 196 mΩ 290 4.8 VGS = 20 V，ID = 10 A VGS = 20 V，ID = 10A，TJ = 150ºC VDS= 20 V，IDS= 10 A 图11 图4、5、6 图7 gfs 跨导 Ciss 输入电容 525 Coss 输出电容 47 Crss 反向传输电容 4 Eoss Coss储能 25 μJ EAS 雪崩能量，单脉冲 600 mJ ID = 10A，VDD = 50V 图29 EON 导通开关能量 79 EOFF 关断开关能量 57 μJ VDS = 800 V，VGS = -5/20 V，ID = 10A，RG(ext) = 2.5Ω，L= 256 μH 图25 td(on) 导通延迟时间 9 上升时间 11 关断延迟时间 16 ns 图27 下降时间 10 VDD = 800 V，VGS = -5/20 V ID = 10 A RG(ext) = 2.5 Ω，RL = 80 Ω 时间相对于VDS 依照IEC60747-8-4第83页之规定 内部栅极电阻 6.5 Ω f = 1 MHz，VAC = 25 mV nC VDS = 800 V，VGS = -5/20 V ID = 10 A 依照IEC60747-8-4第21页之规定 tr td(off) tf RG(int) S 注 4.3 Qgs 栅源电荷 7 Qgd 栅漏电荷 14 Qg 栅极总电荷 34 VDS= 20 V，IDS= 10 A，TJ = 150ºC pF VGS = 0 V VDS = 1000 V f = 1 MHz VAC = 25 mV 图17、18 图16 图12 二极管反向特性 符号 VSD 参数 二极管正向电压 典型值 最大值 3.3 单位 V 3.1 IS 连续二极管正向电流 trr 反向恢复时间 23 19 ns A Qrr 反向恢复电荷 105 nC Irrm 反向恢复峰值电流 9 A 测试条件 VGS = -5 V，IF=5 A VGS = -5V，IF=5 A，TJ = 150 ºC 注 图8、9、10 TC = 25ºC 注1 VGS = - 5 V，ISD = 10 A，VR = 800 V dif/dt = 3200 A/µs 注1 注(1)：使用SiC体二极管时，建议的最大VGS = -5V 热特性 符号 2 参数 RθJC 从结点到表面的热阻 RθJA 热阻，结点到环境 C2M0160120D修订版本B 典型值 最大值 0.9 1.0 40 单位 K/W 测试条件 注 图21 典型性能 40 条件： Conditions: VGS = 20 V TJ = -55 °C tp < 200 µs 35 VGS = 18 V 30 VGS = 16 V 25 VGS = 14 V 20 15 VGS = 12 V 10 VGS = 10 V 5 VGS = 20 V TJ = 25 °C tp < 200 µs 35 Drain-Source Current, 漏源电流，I (A)IDS (A) DS Drain-Source Current, 漏源电流，I (A)IDS (A) DS 40 条件： Conditions: VGS = 18 V 30 VGS = 16 V 25 VGS = 14 V 20 VGS = 12 V 15 VGS = 10 V 10 5 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 = -55 ºC) 40 VGS = 20 V S On VGS = 16 V 25 VGS = 14 V 20 12.5 VGS = 12 V VGS = 10 V 15 Conditions: 条件： IDS = 10 A VGS = 20 V tp < 200 µs 2.0 VGS = 18 V On 导通电阻，RD Resistance, RDS On (P.U.) (P.U.) Drain-Source Current, 漏源电流，I (A) IDS (A) DS 2.5 TJ = 150 °C tp < 200 µs 30 10.0 图2. 输出特性(TJ = 25 ºC) Conditions: 条件： 35 7.5 漏源电压，V Drain-Source Voltage,DSVDS (V) 漏源电压，V (V)VDS (V) Drain-Source Voltage, DS 10 1.5 1.0 0.5 5 0 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 0.0 12.5 -50 -25 0 TJ = 150 °C DS On 320 240 TJ = 25 °C 160 TJ = -55 °C 80 0 100 125 150 125 150 280 240 VGS = 14 V 200 VGS = 16 V 160 VGS = 18 V VGS = 20 V 120 80 40 0 0 5 10 15 20 25 漏源电流，I (A) IDS (A) Drain-Source Current, DS 图5. 导通电阻与漏极电流 （对于各种温度） 3 75 条件： Conditions: IDS = 10 A tp < 200 µs 320 On Resistance, RDS On (mOhms) 导通电阻，R (mOhm) On Resistance, RDSDS (mOhms) 导通电阻，R (mOhm) OnOn 360 条件： Conditions: VGS = 20 V tp < 200 µs 400 50 图4. 归一化导通电阻与温度曲线图 图3. 输出特性(TJ = 150 ºC) 480 25 Junction Temperature, 结温，TJ (°C) TJ (°C) (V)V (V) 漏源电压，V DS Drain-Source Voltage, DS C2M0160120D修订版本B 30 35 -50 -25 0 25 50 75 结温，TJ Junction Temperature, TJ (°C) 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 20 -5 条件： Conditions: -3 -2 -1 TJ = 150 °C 0 0 条件： Condition: VGS = -5 V TJ = -55 °C tp < 200 µs 15 -5 VGS = 0 V 漏源电流，I (A)IDS (A) Drain-Source Current, DS 漏源电流，ICurrent, (A) IDS (A) Drain-Source DS VDS = 20 V tp < 200 µs -4 TJ = 25 °C 10 TJ = -55 °C 5 -10 VGS = -2 V -15 -20 -25 -30 0 0 2 4 6 8 10 12 14 栅源电压，V (V) Gate-Source Voltage, GS VGS (V) 图7. 传输特性 （对于各种结温） -4 -3 图8. 体二极管特性(-55 ºC) -1 -2 条件： Condition: VGS = -5 V TJ = 25 °C tp < 200 µs 漏源电流，I (A)IDS (A) Drain-Source Current, DS VGS = 0 V -5 0 -4 -3 -1 -2 0 TJ = 150 °C tp < 200 µs -5 -10 VGS = -2 V -15 -20 -25 0 条件： Condition: VGS = 0 V -15 -20 -25 -30 -35 图10. 体二极管特性(150 ºC) 3.5 VDS = 10 V IDS = 2.5 mA 3.0 GS 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -25 0 25 50 75 Junction Temperature TJ (°C) 结温 T (°C) J 图11. 阈值电压与温度曲线图 4 C2M0160120D修订版本B 100 125 条件： Conditions: IDS = 10 A IGS = 100 mA VDS = 800 V TJ = 25 °C 20 典型值 Typ Gate-Source Voltage, 栅源电压，V (V) VGS (V) 阈值电压，V (V)Vth (V) Threshold Voltage, th 25 Conditons 条件： -50 -35 漏源电压，V Drain-Source Voltage, VDSDS(A) (A) 图9. 体二极管特性(25 ºC) 2.5 -5 -10 -30 漏源电压，V (A) Drain-Source Voltage, DS VDS (A) 0 VGS = -2 V VGS = -5 V Drain-Source Current, 漏源电流，I (A)IDS (A) DS -5 -35 漏源电压，V Drain-Source Voltage, VDSDS(A) (A) 150 15 10 5 0 -5 0 5 10 15 20 25 Gate Charge, Q (nC) (nC) 栅极电荷，Q G G 图12. 栅极电荷特征 30 35 40 典型性能 -5 -4 -3 -2 -1 0 -5 -4 -3 -2 -1 0 0 Conditions: 条件： TJ = -55 °C tp < 200 µs 0 条件： Conditions: VGS = 0 V TJ = 25 °C tp < 200 µs DS VGS = 10 V -15 VGS = 15 V -20 VGS = 20 V -25 -10 VGS = 10 V DS Drain-Source Current, 漏源电流，I (A)IDS (A) -10 -5 VGS = 5 V Drain-Source Current, 漏源电流，I (A)IDS (A) -5 VGS = 5 V VGS = 0 V -15 VGS = 15 V -20 VGS = 20 V -25 -30 -30 -35 Drain-Source Voltage,(V) VDS (V) 漏源电压，V DS 图13. 第三象限特性(-55ºC) -5 -4 -3 -2 -1 图14. 第三象限特性(25ºC) 0 30 0 Drain-Source Current, 漏源电流，I (A)IDS (A) DS VGS = 5 V 25 -5 VGS = 10 V -10 VGS = 15 V -15 VGS = 20 V -20 -25 OSS VGS = 0 V TJ = 150 °C tp < 200 µs Stored Energy, EOSS (µJ) 储能，E (μJ) 条件： Conditions: -35 Drain-Source Voltage, V(V) DS (V) 漏源电压，V DS 20 15 10 5 -30 0 0 -35 Drain-Source Voltage,(V) VDS (V) 漏源电压，V 200 400 Capacitance 电容 (pF) (pF) Capacitance 电容 (pF) (pF) 1000 Coss 100 10 1200 TJ = 25 °C VAC = 25 mV f = 1 MHz Ciss 100 Coss 10 Crss 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 1000 条件： Conditions: Conditions: 条件： TJ = 25 °C VAC = 25 mV f = 1 MHz Ciss 800 图16. 输出电容储能 图15. 第三象限特性(150ºC) 1000 600 Drain to Source Voltage, VDS (V) 漏源电压，V (V) DS DS C2M0160120D修订版本B 150 200 0 200 400 600 Drain-Source Voltage,(V) VDS (V) 漏源电压，V DS 图18. 电容与漏源 电压曲线图(0 - 1000V) 800 1000 典型性能 140 Conditions: 条件： 18 TJ ≤ 150 °C 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) 20 16 14 12 10 8 6 4 2 100 0 -55 -30 -5 20 45 70 95 120 Conditions: 条件： TJ ≤ 150 °C 120 80 60 40 20 0 145 -55 Case Temperature, TC (°C) -30 -5 20 95 120 1 10 µs 0.5 0.1 0.05 0.02 SinglePulse 单脉冲 10E-3 受限于R Limited by DSROn DS On 10.00 0.3 100E-3 0.01 100 µs 1 ms 100 ms 1.00 0.10 条件： Conditions: TC = 25 °C D = 0, Parameter: tp 参数：t p 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 1 450 350 TJ = 25 °C VDD = 800 V RG(ext) = 2.5 Ω VGS = -5/+20 V FWD = C4D05120A L = 256 μH 300 条件： Conditions: TJ = 25 °C VDD = 600 V RG(ext) = 2.5 Ω VGS = -5/+20 V FWD = C4D05120A L = 256 μH 300 ETotal 250 Switching Energy (uJ) 开关损耗 (mJ) 350 250 EOn 200 150 EOff 100 100 1000 图22. 安全工作区域 Conditions: 条件： 400 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 Energy (uJ) 开关能量 (mJ) 145 图20. 最大功耗降额与 表面温度曲线图 Drain-Source 漏源电流，ICurrent, (A) IDS (A) DS Junction To Case Impedance, ZthJC (oC/W) 结点到表面阻抗，Z (oC/W) thJC 70 C 图19. 连续漏极电流降额与 表面温度曲线图 ETotal 200 EOn 150 EOff 100 50 50 0 0 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 Drain to Source Current, 漏源电流，I (A) IDS (A) Drain to Source Current, 漏源电流，I (A)IDS (A) DS 图23. 钳位电感开关能量与 漏极电流曲线图(VDS = 800 V) 图24. 钳位电感开关能量与 漏极电流曲线图(VDS = 600 V) DS 6 45 Case Temperature, TC (°C) 表面温度，T (°C) 表面温度，TC (°C) C2M0160120D修订版本B 20 25 典型性能 350 TJ = 25 °C VDD = 800 V IDS = 10 A VGS = -5/+20 V FWD = C4D05120A L = 256 μH 250 Conditions: 条件： IDS = 10 A VDD = 800 V RG(ext) = 2.5 Ω VGS = -5/+20 V FWD = C4D10120A L = 256 µH 200 ETotal 开关损耗Loss (mJ)(uJ) Swithcing 300 开关损耗 (mJ) Switching Loss (uJ) 240 条件： Conditions: 200 EOn 150 EOff 100 160 ETotal 120 EOn 80 EOff 40 50 0 0 0 5 10 15 20 25 30 External Gate Resistor RG(ext) (Ohms) 外接栅极电阻，RG(ext) (Ohm) -50 -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 35 Conditions: 条件： TJ = 25 °C VDD = 800 V RL = 80 Ω VGS = -5/+20 V 30 时间Time (ns)(ns) 25 td (off) tf tr 20 15 td (on) 10 5 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 18 Conditons: 条件： VDD = 50 V 16 雪崩电流Current (A) Avalanche (A) 14 12 10 8 6 4 2 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 C2M0160120D修订版本B 150 175 200 100 125 150 测试电路示意图 D1 L=256 uH VDC C4D05120A 5A, 1200V SiC Schottky SiC肖特基 二极管 CDC=42.3 uF Q2 RG D.U.T C2M0160120D 图30. 钳位电感开关 波形测试电路 Q1 RG L=256 uH VDC CDC=42.3 uF D.U.T C2M0160120D VGS= - 5V RG Q2 C2M0160120D 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) C2M0160120D修订版本B 封装尺寸 Package Dimensions T V U W 引脚信息： Pinout Information: • • • • • • 引脚 1 = 栅极 引脚 漏极 Pin 2, 1 4==Gate 引脚 Pin 32,= 4源极 = Drain Pin 3 = Source 建议的焊盘布局 Recommended Solder Pad Layout TO-247-3 9 英寸 POS 封装 TO-247-3 C2M0160120D修订版本B 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 C2M0160120D TO-247-3 C2M0160120 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 © 2014 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 C2M0160120D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