高性能SiC JFET SJEP120R100A的操作和性能
本文分析了 jfet sjep120r100a 的操作和性能。这种 sic jfet 适用于任何需要高功率和快速开关速度的应用。然而，它特别适合用于音频行业，在高端放大器中可以找到它。
简要总结
sjep120r100a 是一种碳化硅 (sic) 功率jfet，可正常关闭工作（参见图 1）。它具有极快的开关速度（即使在高达 150°c 的温度下，也没有尾电流），并且与标准集成电路完全兼容。使用简单的技术，它可以并行连接到其他设备。让我们探索它的主要功能：
rds(on)：0.08 欧姆（最大 0.1 欧姆）；
漏源阻断电压 (bvds)：1200 v；
连续漏极电流 (tj=100° c)：17 a；
连续漏极电流 (tj=150° c)：11 a；
脉冲漏极电流 (tc=25° c)：30 a；
短路耐受时间：50 us；
功耗（tc=25°c）：114 w；
栅源电压 (vgs)：-10 v 至 +15 v；
工作和储存温度：-55° c 至 +150° c。
图 1：jfet sjep120r100a 及其引脚排列
在继续进行仿真之前，用户必须首先在 internet 上搜索组件的 spice 模型，然后可以直接在所选仿真器中使用该模型。或者，可以使用万用表和示波器直接在设备上进行测量。
.subckt sjep120r100 dgs
.param r=530m ; r_gate
rg g gi {r} tc=-3m
rd d di 70m tc=8m 10u
csd s di 3p
cgd g di 43p
吉帝吉s sjep120r100
.model sjep120r100 njf
+ vto=1 贝塔=10.5 b=1
+ lambda=2m vk=2k 阿尔法=20u
+ 是=1f n=3.4
+ isr=1n nr=6.8
+ cgd=1n cgs=755p pb=2.6 m=0.8
+ kf=100f af=1
+ vtotc=-2m betatce=-0.6 xti=86
. 结束 sjep120r100
该模型包含组件的主要电气和电子特性，例如：
rds （开）
这很可能是设计系统时要考虑的最重要因素之一。它是元件在饱和状态下为漏极和源极之间的电流流动提供的电阻。因此，在开关电源应用中，rds (on)电阻是计算传导损耗的重要指标。开关器件的漏源电压在关断时非常高，但在导通时下降到几百毫伏。因此，随着相对散热量的减少，当这个数字尽可能低时，可以实现最佳效率。然而，即使新技术大大降低了这个值，仍然需要最低水平的阻力。即使是最好的铜线或银线也不具有零电阻。在计算电阻 rds (on)之前，漏极电流并且必须在静态状态下测量漏源电压以获得广义结果（on）。为了进行一些测量，图 2 显示了设备饱和的通用接线图。它由以下元素组成：
v1：主电源电压200v；
v2：“栅极”驱动电压 15 v；
j1：jfet sjep120r100a；
r1：25 欧姆电阻负载。
所有这些数据均来自组件的官方数据表中的“绝对最大额定值”值。当电路被激活时，巨大的电流从漏极流向源极，导致以下结果：
7.97 a 的漏极电流；
漏源电压为 807.7 mv；
设备耗散仅为 6.47 w；
1587 w 负载耗散（这是完全正常的）；
在这种情况下，静态效率为 99.6%，这意味着所有电池电量都被负载有利地使用，而没有大量损失。
图 2：静态状态下的接线图
这个结果完全符合官方数据表中的规格。
此值可能会因其他因素而显着变化。第一个依赖项指出，rds (on) 随着栅极电压的增加而降低，但明显在制造商的规格范围内。当栅极电压升得太高时，组件的可靠性会受到影响（参见图 3中的图表）。
图 3：rds(on) 电阻与栅极电压的关系图
图 4：rds(on) 电阻与结温的函数关系图
在第二个相关性中，rds (on)随着结温的增加而增加。高温是电子设计师的大敌，尤其是在大功率领域。出于这个原因，在组件过热的情况下，始终建议应用被动和主动散热器。如图4所示， rds (on)值通常包括在相同的工作环境和输出端施加的负载下的以下值：
-50°c：0.0510536 欧姆；
-40°c：0.056689 欧姆；
-30°c：0.0625714 欧姆；
-20°c：0.0687101 欧姆；
-10°c：0.0751157 欧姆；
0°c：0.0818013欧姆；
10°c：0.0887818欧姆；
20°c：0.0960751欧姆；
30°c：0.103702 欧姆；
40°c：0.111686 欧姆；
50°c：0.120058欧姆；
60°c：0.128852欧姆；
70°c：0.13811 欧姆；
80°c：0.147887欧姆；
90°c：0.15825欧姆；
100°c：0.169286 欧姆；
110°c：0.181111欧姆；
120°c：0.193885欧姆；
130°c：0.207841欧姆；
140°c：0.223336欧姆；
150°c：0.240983 欧姆。
该图形完全符合制造商数据表的规格。第三个相关性，如图 5 所示，表明 rds (on)对漏极上的电流不敏感，除非在极低的负载水平下，器件在关键区域工作。
图 5：电阻 rds(on) 与施加到漏极的负载的关系图
sic器件速度
sic 器件的真正性能是由它提供的，尤其是在开关应用中，它必须执行艰苦的工作才能以快速开关速率传输大量能量。sic 器件与其直接前身有很大不同，特别是在高开关速度方面。因此，它们之前必须有高质量的驱动器条款，为它们提供必要的激活电压和电流，以及完全平滑的方形和矩形信号。在低开关速率下（参见图 6 中的图表），这些组件显然不会引起任何问题，并且负载上的电流准确地跟随栅极上的驱动信号同相。
当运行速度继续增长时，负载上的电流不再能够完全跟随栅极上的信号，原因有多种，包括：
栅极电阻增加；
门的容抗上升到不可接受的水平；
开启延迟、上升时间、关闭延迟和下降时间参数越来越高。
因此，在高运行速度下，负载上存在的电流“拐点”在上升沿，最重要的是在下降沿变得明显。在这些情况下，当大量电压和电流值重叠时，开关损耗变得无法忍受，从而增加了作为无用热量浪费的功率。
图 6：sic 器件的开关速度对组件性能有重大影响。
结论
所有上述测量表明，在使用 sic 器件进行开关之前，设计人员应检查电力电子系统的操作要求，并直接考虑制造商数据表上的组件规格。这是设计人员确保他们选择最佳设备的唯一方法。
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sjep120r100a 是一种碳化硅 (sic) 功率jfet，可正常关闭工作（参见图 1）。它具有极快的开关速度（即使在高达 150°c 的温度下，也没有尾电流），并且与标准集成电路完全兼容。使用简单的技术，它可以并行连接到其他设备。让我们探索它的主要功能：
rds(on)：0.08 欧姆（最大 0.1 欧姆）；
漏源阻断电压 (bvds)：1200 v；
连续漏极电流 (tj=100° c)：17 a；
连续漏极电流 (tj=150° c)：11 a；
脉冲漏极电流 (tc=25° c)：30 a；
短路耐受时间：50 us；
功耗（tc=25°c）：114 w；
栅源电压 (vgs)：-10 v 至 +15 v；
工作和储存温度：-55° c 至 +150° c。
图 1：jfet sjep120r100a 及其引脚排列
在继续进行仿真之前，用户必须首先在 internet 上搜索组件的 spice 模型，然后可以直接在所选仿真器中使用该模型。或者，可以使用万用表和示波器直接在设备上进行测量。
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.param r=530m ; r_gate
rg g gi {r} tc=-3m
rd d di 70m tc=8m 10u
csd s di 3p
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+ vto=1 贝塔=10.5 b=1
+ lambda=2m vk=2k 阿尔法=20u
+ 是=1f n=3.4
+ isr=1n nr=6.8
+ cgd=1n cgs=755p pb=2.6 m=0.8
+ kf=100f af=1
+ vtotc=-2m betatce=-0.6 xti=86
. 结束 sjep120r100
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这很可能是设计系统时要考虑的最重要因素之一。它是元件在饱和状态下为漏极和源极之间的电流流动提供的电阻。因此，在开关电源应用中，rds (on)电阻是计算传导损耗的重要指标。开关器件的漏源电压在关断时非常高，但在导通时下降到几百毫伏。因此，随着相对散热量的减少，当这个数字尽可能低时，可以实现最佳效率。然而，即使新技术大大降低了这个值，仍然需要最低水平的阻力。即使是最好的铜线或银线也不具有零电阻。在计算电阻 rds (on)之前，漏极电流并且必须在静态状态下测量漏源电压以获得广义结果（on）。为了进行一些测量，图 2 显示了设备饱和的通用接线图。它由以下元素组成：
v1：主电源电压200v；
v2：“栅极”驱动电压 15 v；
j1：jfet sjep120r100a；
r1：25 欧姆电阻负载。
所有这些数据均来自组件的官方数据表中的“绝对最大额定值”值。当电路被激活时，巨大的电流从漏极流向源极，导致以下结果：
7.97 a 的漏极电流；
漏源电压为 807.7 mv；
设备耗散仅为 6.47 w；
1587 w 负载耗散（这是完全正常的）；
在这种情况下，静态效率为 99.6%，这意味着所有电池电量都被负载有利地使用，而没有大量损失。
图 2：静态状态下的接线图
这个结果完全符合官方数据表中的规格。
此值可能会因其他因素而显着变化。第一个依赖项指出，rds (on) 随着栅极电压的增加而降低，但明显在制造商的规格范围内。当栅极电压升得太高时，组件的可靠性会受到影响（参见图 3中的图表）。
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图 6：sic 器件的开关速度对组件性能有重大影响。
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