SIC功率器件特性及其在PFC电路中的应用研究

发布时间：2019-10-17 20:04

【摘要】：根据摩尔定律,目前大规模使用的Si功率器件已经渐渐达到其发展的极限了,难以满足今后社会发展对于器件的工作频率、耐受温度、功率、能效、耐恶劣环境以及轻便小型化等等方面的更高要求。寻找更加符合今后发展所需要的替代半导体Si材料功率器件的新型材料半导体功率器件这一项工作,早在上世纪90年代就已经展开。而以SiC为代表的第三代半导体材料凭借其各项优异属性逐渐受到业内人士的关注。SiC功率器件具有反向漏电流小、开关频率高、阻断电压高、导通电阻小和工作温度高等性能特点,并且在21世纪初,使用SiC材料制作出的肖特基势垒二极管已经成功地走出实验室,实现商品化的规模。在未来的电力电子技术领域,使用SiC材料制成的功率器件将会逐步替代Si材料功率器件,具有广阔的应用前景。本文分析了 SiC肖特基二极管和SiC MOSFET的工作特性,以及其与相应Si功率器件之间的差异。分析和讨论了功率因数的定义和计算、Boost APFC电路中的开关损耗,阐述了 SiC肖特基二极管CSD10060、SiC MOSFET CMF10120D的特性,以及各种PFC技术的拓扑、控制及控制芯片UC3854的封装和工作原理。使用功率因数控制芯片UC3854设计制作一款250 W输出的APFC电路,同时将不同的SiC功率器件与Si功率器件的组合分为四个被测组应用于该APFC电路中,对APFC电路的性能以及电路中所使用的半导体功率器件的损耗情况进行了分析,指出与Si功率器件相比,选用SiC功率器件可以有效降低开关损耗。同时完成了双脉冲动态特性测试电路的制作,实验测试了 SiC功率器件的主要特性与参数。完全使用SiC功率器件的有源功率因数校正电路比使用Si功率器件时,总谐波畸变因数从9.2%下降到了 3.7%;而功率因数由0.995提高到了 0.999;二极管上的功耗从6.2 W下降到1.9 WW;开关MOSFET上的功耗从22.8 W下降到了12.3 W。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN386

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本文编号：2550741