MOSFET-零温度系数点ZTC（Zero Temperature Coefficient）
引言
开关电源应用中，功率MOSFET工作于开关状态，在截止区和完全导通的饱和区之间高频切换，由于在切换过程中要经过线性区，因此产生开关损耗。本文着重介绍MOSFET开关在线性区的微观动态过程中，容易忽视的一个概念-零温度系数点ZTC，围绕ZTC展开的相关状态讨论。
MOSFET完全导通时，RDS(ON)处于正温度系数区，局部单元的温度增加，电流减小温度降低，芯片具有自动平衡电流的分配能力。
但在跨越线性区时，会产生动态的不平衡，VGS电压低，通常在负温度系数区，局部单元过热导致其流过更大的电流，结果温度更高，从而形成局部热点导致器件损坏，这样就形成一个热电不稳定性区域ETI （Electric Thermal Instability），发生于VGS低于温度系数为0（ZTC）的负温度系数区。
一、什么是零温度系数点ZTC
如图1功率MOSFET的转移特性所示，25℃和150℃两条曲线有一个交点，此交点对应着相应的VGS与电流ID曲线有一个温度系数为0的电压值2.7V，通常这个点就称为零温度系数点ZTC（Zero Temperature Coefficient）（即温度系数=0)。VGS高于2.7V时，温度越高电流越小，功率MOSFET的RDS(ON)是正温度系数；VGS低于2.7V时，温度越高电流越大，功率MOSFET的RDS(ON)是负温度系数。
图1 MOSFET Transfer Characteristic
二、从MOSFET内部结构理解RDS(ON)与热平衡变化过程
在功率MOSFET的内部由许多单元，即小的MOSFET元胞（Cell）并联组成，每个单元等效为一个电容和电阻,在单位的面积上，并联的MOSFET元胞越多，MOSFET的导通电阻RDS(ON)就越小。同样的，管芯的面积越大，那么组成MOSFET的元胞也就越多，MOSFET的导通电阻RDS(ON)也就越小。所有单元的G极和S极由内部金属导体连接汇集在芯片表面的某一个位置，然后由导线引出到管脚，这样以G极在管芯汇集处为参考点，其到各个元胞的电阻并不完全一致，离汇集点越远的单元，G极的等效串联电阻就越大。
正是由于串联等效的栅极和源极电阻的分压作用，造成元胞的VGS的电压不一致，从而导致各个元胞电流不一致。在MOSFET开通的过程中，由于栅极电容的影响，会加剧各个元胞电流不一致和元胞的热不平衡。
从如下图2可形象的看出：在开通的过程中，漏极的电流ID在逐渐增大，离栅极管脚距离近的元胞的电压大于离栅极管脚距离远的元胞的电压，VGS电压高的单元，也就是离栅极管脚距离近的元胞，流过的电流大，而离栅极管脚距离较远的元胞，流过的电流小，距离最远地方的元胞甚至可能还没有导通，因而没有电流流过。电流大的元胞，它们的温度升高。
由于在开通的过程中VGS的电压逐渐增大到驱动电压，VGS的电压穿越RDS(ON)的负温度系数区域，此时，那些温度越高的元胞，由于正反馈的作用，所流过的电流进一步加大，元胞温度又进一步上升。如果VGS在RDS(ON)的负温度系数区域工作或停留的时间越大，那么这些元胞就越有过热击穿的可能，造成局部的损坏。
如果VGS从RDS(ON)的负温度系数区域到达RDS(ON)的正温度系数区域时没有形成局部的损坏，此时，在RDS(ON)的正温度系数区域，元胞的温度越高，所流过的电流减小，元胞单元温度和电流形成负反馈，元胞单元自动均流，达到平衡。
相应的，在MOSFET关断过程中，离栅极管脚距离远的元胞的电压降低慢，容易在RDS(ON)的负温度系数区域形成局部的过热而损坏。
图2 MOSFET的内部等效模型
三、适合线性区工作的MOSFET
我们一直在努力通过设计和工艺优化缩小MOSFET元胞的尺寸（提高cell pitch密度），以便在维持给定额定电流的同时减小整体器件的chip size，然而，减小功率MOS的管芯面积可能使器件的温度管理恶化。基本上，期望以热稳定状态操作MOSFET器件。当MOSFET的温度导致通过器件本身的减小电流时，器件是热稳定的。当升高温度导致增大电流时，晶体管器件是热不稳定的。在这种情况下，增大的电流可能进一步升高温度，这可能再次增大电流等现象导致器件的失效。对于给定的MOSFET器件，可能存在电流密度极限，其中器件在高于电流密度极限的电流密度处是热稳定的，并且在低于电流密度极限的电流密度处是热不稳定的。已经观察到，减小功率晶体管的晶体管单元的尺寸经常导致电流密度极限的增大，这相当于其中晶体管器件热不稳定的电流范围的增大。
图3为通用Trench型MOSFET在不同元胞尺寸下，器件完全导通的电流线仿真图，可看到小的元胞尺寸下功率MOSFET局部区域电流线更密集，更容易产生局部的电场集中。SGT屏蔽栅也是同样的模型。因此，新洁能有采取特殊的方法进行优化，研发出适用于在线性区的工作状态下使用的MOSFET，后期有专题介绍此类产品型号。
图3 器件不同原胞尺寸（cell pitch）电流密度
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研讨会2024功率器件新技术研讨会
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议题- 降低20%导通电阻的功率MOS | 集成驱动的GaN IC | 沟槽栅场截止型IGBT新技术 | 适用于电机驱动/BMS/移动储能等应用SGT MOSFET | 1700V SiC功率MOS | 国产50A IPM模块 | 高可靠国产车规IGBT模块 | ROHM——专注功率，电源和模拟技术的全球知名半导体厂商 | EPC——基于氮化镓（GaN）功率管理器件的领先供应商 | 致力于功率器件和智能传感器技术的专业半导体厂商——瑶芯微（ALKAIDSEMI） | 中国半导体功率器件十强企业：扬杰科技（YANGJIE） | 致力于成为双碳时代功率半导体中国领跑者——阿基米德半导体（Archimedes） | 中国领先的碳化硅（SiC）半导体和芯片解决方案提供商——瞻芯电子（InventChip） | 专业从事电源管理、电机驱动、微控制器、传感器的集成电路和系统方案的设计与开发——华润微电子（CRM ICBG ） | Kyocera（京瓷）——全球领先的材料与电子元件制造商 | Shindengen（新电元）——“桥王”，整流桥全球份额占比约40% | 中国半导体功率器件十强的主板上市企业——新洁能（NCEPOWER） | 国内首家抗负压能力可达-40V/600ns的电机驱动（HVIC）制造商——数明半导体 | 国内领先的半导体分立器件整合制造商 (IDM) —— 捷捷微电(JieJie Microelectronics） | 国产一站式电路保护解决方案专家——硕凯（SOCAY） |
活动 发布时间 : 2024-10-12
NCE（新洁能）MOSFET 选型表
NCE（新洁能）为电路设计师们提供全面的产品选择，击穿电压覆盖-200V至300V,以及100mA至400A的电流选择范围,低开关损耗的系列产品（产品名称后加标C）其有效降低了栅极电荷（Qg），尤其是栅极漏极间的电荷（Qgd），从而在快速开关过程中降低开关功率损耗。应对于半桥/全桥、AC/DC电源的同步整流以及其它需要反向续流的应用终端，新洁能的MOSFET着重优化了Body Diode，在提高和加快反向续流能力的同时，降低反向恢复过程中的峰值电流（Irm）和电压（Vrm）。推出的TO-220H封装外形（产品名称后加标H），有效地增加了用户在电路板装配MOSFET的工作效率，并大大降低成本，可广泛应用于直流-直流转换,次级侧同步整流器,电机控制等领域。
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产品型号
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品类
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封装/外壳/尺寸
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车规级/工业级
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Technology
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Polarity
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BVDSS(V)
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ID(A)
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VTH(V)
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RDS(ON)@4.5VTyp(mΩ)
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RDS(ON)@4.5VMax(mΩ)
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RDS(ON)@2.5VTyp(mΩ)
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RDS(ON)@2.5VMax(mΩ)
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VGS(th)(V)
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CISS(pF)
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QG(nC)
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PD(W)
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NCE12P09S
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P-Channel Enhancement Mode Power MOSFET
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SOP-8
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工业级
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Trench
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P
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-12
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-9
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-0.7
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11.5
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18
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14
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22
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±12
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2700
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35
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2.5
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选型表 - NCE 立即选型
【经验】如何计算和设计贴片型功率MOSFET的PCB铺铜散热，防止MOSFET过热损坏？
很多情况下都选用贴片型MOSFET来设计小功率开关电源电路。但是在开关电源功率和电流升高或者环境温度升高时，MOSFET会发热严重，严重者会造成MOSFET热损坏，本文以新电元（SHINDENGEN）公司推出的一款针对工业化应用的N沟道MOSFET管P8B30HP2为例，介绍怎么计算和设计PCB的铺铜面积，给MOSFET运行时散热，实现对其的过热保护。
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目录- 超结功率MOSFET（SJ MOSFET） 金属氧化物半导体场效应管 沟槽式金属氧化物半导体场效应管 双沟槽金属氧化物半导体场效应管 IGBT 绝缘栅双极型晶体管 IGTO 集成发射极可关断晶闸管 SiC SBD & SiC MOSFET GaN MOSFET 半桥驱动电路
型号- TPD60R1K0C,TMP11N60H,TPA70R1K5M,TCW20N120AD,TMD4N50H,TPV60R350C,TSB15N10A,TPU50R5K0D,TPW60R075C,TMA9N70H,TPR60R580C,TPB70R135MFD,TPW60R160M,TTB95N68A,TPU65R600M,TMP20N40H,TMP12N65H,TMA8N90H,TMJ2N50HF,TMU3N55LT,TTD100N04AT,TPP80R300MFD,TMS05P35H,TPU65R600C,TPW90R350A,TMP30N25H,TCW65R036A,TC21814,TPD65R4K3C,TMP12N65M,TMA12N50HF,TMD5N30H,TMA8N50HFE,TCW65R145A,TMP10N80H,TPP65R380C,TPA60R260MFD,TMW35N60H,TPW55R060D,TPV60R240M,TTD85N03AT,TPA70R600M,TPD5QR690C,TPD50R5K4CT,TPW65R044MFD,TMU6N60H,TPD65R450CFD,TMP12N40H,TPA110R550A,TTU03P06ATS,TPU65R1K5M,TSP180N03A,TPY70R1K5C,TMA9N95H,TPA65R940C,TMA4N100H,TPA65R2K2C,TPA70R1K5C,TMU2N55CT,TMA8N50HF,TMA8N50HE,TTP90N03AT,TMU5N80H,TPP80R750C,TMA8N50HH,TPU73R400M,TMP12N43H,TMA13N65H,TMX05P35H,TTX2305A,TPB60R580C,TPU60R7K5C,TCW12N120AD,TPD65R2K7C,TMA20N60H,TTP115N08A,TPV65R085CFD,TPA65R190MFD,TPU65R1K2C,TPP65R160C,TMW3N150H,TPB65R300MFD,TPW50R060DFD,TMA12N60M,TC2108,TC2106,TPP100R500A,TPU65R950M,TMP20N65H,TC2104,TPD65R280D,TMA4N55LT,TPW100R800A,TMA12N60H,TC2103,TPU70R700C,TMU8N65H,TC2101,TPP70R260M,TMV25N55H,TPV70R190MFD,TPC80R1K2C,TPB65R750C,TPD65R2K6C,TCP3N65A,TPA60R170MFD,TPV70R090M,TMA3N55HT,TPA80R250A,TSG10N06A,TPU55R6K5C,TPA50R700C,TSJ10N06AT,TPA73R300M,TC2117,TC2118,TFA120R800A,TPU50R5K4C,TC2113,TSU10N06A,TMP30N10HT,TTB65N10A,TTJ12N04AT,TC2110,TPA65R170M,TSP12N06A,TPC60R150C,TMA8N70H,TPB50R400C,TTU05P03ATS,TMC6N70H,TMP15P20H,TPP60R260MFD,TSD12N06AT,TMW9N90H,TPP60R600MFD,TMP13N40H,TPW70R120M,TMD7N53HE,TMP1N60C,TMP140N10A,TPP65R360M,TMR12N50H,TTD18P10AT,TPA65R280D,TPV73R300M,TMB160N10A,TMP110N06H,TPW65R100MFD,TTU01P10ATS,TPD55R2K1C,TMD2N70H,TMD3N50H,TSG10N06AT,TMA4N120H,TPU50R360D,TMP12N60H,TPD60R1K4M,TMP12N60M,TMU1N50LT,TMA12N65H,TMA10N80H,TTU08N02ATS,TPA70R950C,TPA70R950M,TMP9N90H,TPA60R330M,TMA12N65M,TMU7N65H,TCP4N65A,TC2136,TPC80R1K5C,TMA11N60H,TMP2N60H,TMA3N120H,TMU4N80H,TPD70R360M,TTG130N03GT,TPU50R250C,TTP70N07A,TPP70R170M,TPV50R060C,TPY70R1K4C,TPB65R1K2C,TPC60R700C,TMU4N40HT,TPA70R1K4C,TMA4N55HT,TMV2N60HF,TPA50R2K3C,TCW50N65A,TPD65R940C,TPG65R365MH,TMV9N90H,TMA13N68H,TPB65R090M,TMU03N60HT,TPD60R840C,TPD65R2K2C,TPU70R2K8C,TTP95N68A,TPP65R600M,TMA4N60H,TMU1N50HT,TPC65R380C,TPD70R1K5M,TMA40N20H,TPD60R1K8C,TMA3N80H,TPP65R070D,TTP100N04AT,TSG010N03AT,TPA100R500A,TTD120N03AT,TPP65R075DFD,TPP65R600C,TMU8N60H,TPC50R690C,TMA4N60N,TMA4N60L,TMA4N60M,TPB80R300CFD,TPP65R950M,TMU08N50HT,TPW60R036M,TTD65N04AT,TMP162N04H,TPP60R2K5C,TPA60R600MFD,TPP70R700C,TPA80R300A,TMU1N50C,TPP80R1K2C,TPA80R300C,TPW80R300C,TPB65R400MFD,TMU1N50H,TMV8N120H,TMD2N50H,TPC70R260M,TMB120N08A,TPA65R520D,TMP120N08A,TPB100R800A,TPP60R700C,TPD70R950M,TMA12N45H,TMA10N60M,TMA10N60N,TMA2N50HF,TMU2N55L,TPD70R950C,TMD2N50CF,TPP65R700MFD,TMA10N60H,TMW6N90H,TMP50N06HT,TPD80R2K2C,TSG10N06ATC,TPP70R190C,TPP80R1K5C,TPW110R800A,TPW5QR065CFD,TPP110R550A,TPA65R9K2C,TMP25N055H,TPP65R1K2C,TMD5N50NF,TTP120N02GT,TMP6N90H,TFU65R280D,TTG40P02ATC,TPD60R1K7C,TMA18N70H,TMA1N60H,TPU65R380C,TPD70R600M,TMP16N25H,TPU80R750C,TTU04N08ATS,TPW70R300MFD,TPA50R500C,TTD28P10AT,TMA11N65H,TMP8N50L,TPA60R1K0C,TMA4N60HF,TPD70R1K5C,TMP8N50H,TMA9N90H,TPV100R500A,TMD8N60H,TCW30N65A,TMP20N60H,TPD65R400MFD,TPU55R2K9C,TMB140N10A,TPC65R360M,TMA3N60H,TMU9N20H,TPU50R1K8C,TPV80R300CFD,TMP38N30HF,TPB70R120M,TPA60R530M,TMP5N100H,TMA5N20H,TPA73R190M,TPR70R120M,TPU60R600MFD,TPV73R190M,TPU60R2K2C,TPC50R250C,TMA25N50C,TTP118N08A,TMU7N60H,TMP3N100H,TMU7N60L,TMU1N50CT,TMY1N60H,TMP1N20H,TSB12N10A,TCP6N65A,TSU12N06A,TMS1N5QLT,TPD55R2K9C,TMA25N50H,TPP60R360MFD,TMC10N65H,TMY1N60B,TPP50R500C,TPB70R400MFD,TPW70R044MFD,TC21844,TMA10N40L,TTD135N68A,TMW9N95H,TPU50R1K6C,TPV65R080C,TTB80N04AT,TSP045N10A,TPU80R1K2C,TMA10N40H,TMD7N60HF,TPP60R190A,TMA85N08H,TMP15N40H,TTK8205,TPB90R350A,TPC60R350C,TMA12N50NF,TPA120R1K5A,TTG65N10A,TTP115N68A,TMA10N65N,TSP12N10AT,TPB70R450C,TPP65R1K5M,TMA10N65H,TC2304,TPU50R1K5C,TMA10N65M,TPC60R240M,TMA18N50H,TPD60R3K4C,TMA2N60C,TMA2N60H,TCW65R275A,TPB65R380C,TPR65R260M,TMU5N50CF,TPA80R1K2C,TPA65R400MFD,TMV28N55H,TPP80R270M,TMW57N10H,TMA16N60H,TMD8N55HE,TPA65R280DFD,TPP60R580C,TTP150N02GT,TMU3N50H,TSP15N06A,TPP120R800A,TMC10N60N,TPW50R065CFD,TPA70R190MFD,TMP6N40H,TTD120N02GT,TMC10N60H,TMU2N70H,TTP120N03AT,TMU6N60HF,TTJ05P04AT,TMP8N25H,TMU2N70L,TMU5N30HT,TPA70R450C,TMA9N20HT,TMP2N50HT,TMU2N70N,TPC65R940C,TCW20N120A,TPB65R100MFD,TMA18N20H,TPU60R3K4C,TMV10N90H,TMU02N15AT,TPA80R300CFD,TSU12N10AT,TPW60R260MFD,TPC70R1K5C,TMA25N55H,TMA4N90H,TPV60R190A,TMU1N55LT,TMW45N50HF,TPA55R2K1C,TPA60R3K4C,TPD50R500C,TCW120R052A,TC2103A,TPC70R950C,TMA3N50LT,TMD8N50H,TPA60R160M,TSG12N06AC,TTP60N10AT,TMA7N55H,TMP7N65M,TPA65R450CFD,TMA5N70H,TPR70R360M,TPA80R1K5C,TSP15N08A,TPU60R1K7C,TMA7N50LF,TPV60R080M,TMD9N20LT,TSG12N06AT,TCW60R320A,TPC70R1K4C,TMU4N55C,TPY70R1K5MB,TPW65R170M,TMA2N120H,TPW110R500A,TMA6N50H,TPU80R1K5C,TMU2N50HT,TMS1N40HT,TMP16N65H,TTP55N12A,TPA80R180M,TPU60R1K8C,TMV20N65H,TSD10N06AT,TPP65R280DFD,TMD7N70H,TPW50R055D,TPD50R700C,TMV3N150H,TMZ1N60B,TMP2N50CT,TPC65R170M,TPW60R120MFD,TPB65R360M,TMW25N50H,TPP50R1K8C,TTG60N03QTC,TPA70R120M,TPP80R300CFD,TM
XNRUSEMI工业级小信号-100-150V P MOSFET，可应用于电子负载开关，通讯电源，网通，背光电源等
新锐产品推荐，工业级小信号-100-150v P MOSFET，应用于电子负载开关，通讯电源，网通，背光电源等。
产品 发布时间 : 2024-08-09
【选型】新洁能Super Trench MOSFET系列产品助力基站电源解决方案，全面提升器件的开关特性和导通特性
新洁能推出的Super-Junction MOSFET Gen.3＆Super Trench MOSFET系列产品在保持合理的功耗下将高能效发挥到极致，全面提升了器件的开关特性和导通特性。在优化供电的所有关键方面，通过功能性升级与工艺技术优化来降低总体成本。
器件选型 发布时间 : 2023-06-15
碳化硅MOS在开关电源上的应用
碳化硅MOS是一种关键的功率半导体器件，其在开关电源中扮演着重要角色。本文将详细介绍碳化硅MOS在开关电源中的应用，从其原理、特性到具体的应用案例，以及未来的发展趋势。
技术探讨 发布时间 : 2024-04-28
4种常见栅极驱动电路，MOS管应用于开关电源的关键
MOS管因为其导通内阻低，开关速度快，因此被广泛应用在开关电源上。而用好一个MOS管，选择MOS管，其次驱动电路的设计就很关键。本文分享几种常用的驱动电路。
技术探讨 发布时间 : 2024-01-04
【选型】丽正国际整流器/二极管/晶体管/MOSFET选型指南
目录- Company Profile SCHOTTKY RECTIFIERS/DIODES RECOVERY DIODES STANDARD RECOVERY RECTIFIERS SURFACE MOUNT BRIDGE GLASS PASSIVATED THRU-HOLE BRIDGE RECTIFIERS/ZENER DIODES GLASS PASSIVATED TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSORS SMALL SIGNAL SWITCHING DIODES TRANSISTORS/SILICON CARBIDE SCHOTTKY RECTIFIERS PRODUCTS IMAGES MOSFET POWER PORT ESD PRODUCTION DIODES REEL/BULK/TUBE/AMMO PACKAGING INFORMATION OUTLINE DRAWING
型号- RM100N10QT2,DTC113ZCA,TEP5Z7V0,DTC114TUA,2SA1235A,FMD1S-D7S,RL1601C-1607C,DTA123YKA,FM5820-5822,TEP05DP,DAN217U,DB201S-207S,MMBT4401,DTA144EKA,RB50V-40,TO-247,MMBT4403,MMBZ5259B,MM1Z5221B,SLDB101S-107S,05N17-19,MUR120-160,FM5817F-19F,SR1550P,TEP0803L,RS-6 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(L),1F1G-7G,FR301-FR307,RM75N200T2,DFN1006,KTA1298,TFMBJ20-36,DO-214AA,RS101-107,USF21-24,MMBTA14,RM185N30DF,DTC123JUA,MMBTA13,TEP12,TEP15,SF81-87,SR5020C-5050C,SC3S12020A,TEP24C,SC3S12020B,MP-35,SMA6J5.0CA-440A,BAS40,RM13P100T2E,FM120-1200,RM350N85T7,TEP0504FLC,RM75N200T7,D2PAK,MMBTA06,1.5KE7S400,BC847B,DTA124EKA,BC847C,RM40N150LD,05U1(L),KTC3265,BC847A,SR3020C-30200C,MP-25,RM13P10QT2E,SD4150,RM150N30T2,UFM101-106,1H1-8,RM12N800T2,BZT52C2V0S-BZT52C39S,BAS16,MMSZ4717,RM12N800T7,RM2N650LD,BAS19,DTA123YUA,DTA114TCA,BC846A,RL801-807,BC846B,RM30P30LD,DTC144TKA,MMST5551,SLIMPAQ,DB-LS,RM12N600LD,SMAJ100-170,TEP5Z5.0L,MP-15,TEP5Z5.0M,BAS20,BAS21,DTA143ECA,BZT52C2V0S,RS2001M-2007M,DTC114ECA,FM320-3200,RB551V-30,TFMAJ100-170,TFMBJ64-90,DB1512,HFR801K-805K,RM110N135T2,DTA114EUA,SR1020K-10200K,HFM301-308,05SSL40(L),2SD1781K,1.5SMCJ200-400,BAV16W,RMD4P55S8,MMBTA44,MMBTA
森国科多款SiC MOSFET可用在开关电源、逆变器、充电桩等领域，开关速度快
针对不同功率的应用场合，森国科1200V、1700V的SiC MOSFET都可以满足，也可以满足满足不同功率充电器中不同电路位置的要求。
应用方案 发布时间 : 2024-03-01
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可根据用户的MOSFET管进行参数检测出具报告，静态参数最大电压:7500V、检测最大电流6000A；动态参数最大电压:3300V、检测最大电流:4500A。该测试标准满足GB、IEC及行业标准等，具备可靠性评估及老化实验能力。
实验室地址： 西安 提交需求>
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