SiC器件建模及驱动关键技术研究

发布时间：2024-06-10 18:46

　　目前碳化硅(SiC)功率开关器件已经开始商业化应用,以SiC肖特基二极管(SBD)和MOSFET为代表的开关器件,主要应用在逆变器、DC/DC等电力电子设备中,可以显著的提高功率密度和效率。然而,SiC功率开关器件在建模、驱动、保护等方面依然沿用硅(Si)基功率器件,而随着SiC功率开关器件开关频率的提高,寄生参数对驱动电路带来的的影响是不可忽视的,主要影响有两个方面:一是栅极驱动串扰,会造成桥臂直通问题;二是器件的过冲电压,会造成器件的击穿,这两个问题限制了器件高频和高压方面的应用。而在建模方面除了考虑到寄生参数,还要考虑目前SiC功率开关器件处于发展阶段,一方面器件更新快,另一方面器件存在的个体差异,因此也给器件建模带来了挑战。本文一方面在总结现有的二极管建模缺点的基础上,考虑到寄生参数的影响,提出了一种针对电路设计人员的快速建模的方法,并与实际的测试数据进行了对比;另一方面由于SiC MOSFET驱动有区别于Si基,常采用栅极负电压驱动来抑制串扰,但负电压如何选择缺乏理论依据,因此本研究首先提出了一种SiC MOSFET栅极负电压的确定方法,然后在总结现有关于SiC MOSFET...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1碳化硅器件应用领域1010210310410510额定电压/VSiC器件目标市场

图1.1碳化硅器件应用领域1.2SiC功率器件10102103104105额定电压/V

图1.2理想条件下Si和SiC功率器件额定截止电压的比较

图1.2理想条件下Si和SiC功率器件额定截止电压的比较表1.3SiC器件承受高温能力[2]化硅器件类型极端承受温度（K）主要参数100V200V600V1.2kV4.5kV10kV20kV额定截止电压

图1.3不同耐压等级下SiMOSFET和SiCMOSFET的单位面积导通电阻的比较曲线

1.3不同耐压等级下SiMOSFET和SiCMOSFET的单位面积导通电阻的比较）工作频率由表1.1可以看出，碳化硅材料的电子饱和漂移速度是硅的2倍，使得件比硅器件的开关频率更高，而且由于具有饱和漂移速度大的特点，其荷抽取速度更快，因而反向恢复时间显著减小。....

图1.4功率器件应用范围1.2.2SiC功率器件现状101001k10k100k1M10M100M频率(Hz)

图1.4功率器件应用范围.2SiC功率器件现状自从Infineon2001推出了第一款商业化的碳化硅产品，在接下的将近101001k10k100k1M10M100M01

本文编号：3991752