SiC MOSFET模型及短路特性分析

发布时间：2021-01-29 06:38

　　碳化硅（Silicon Carbide,SiC）因其禁带宽度大、击穿电场强、饱和速率高和热导率高等物理特性,在半导体材料中占据主导地位。因此,SiC MOSFET具有高频、高压、耐高温、高功率密度等优点,逐渐成为行业内的重点研究对象,并应用于诸多电力电子场合。本文对SiC MOSFET的建模和短路特性进行研究。论文以Cree公司C2M0080120D SiC MOSFET为例,首先建立了 SiC MOSFET的静态和动态特性模型。对于静态特性主要依据器件数据手册进行拟合参数提取,对比了基于Model Editor的MOS LEVEL 3模型和基于MOS LEVEL1模型的两种静态特性建模方法,实验结果表明,采用PSpice内置的LEVEL1 MOSFET模型并对模型参数进行修正的方法精确度更高;对于动态特性建模,针对非线性电容CGD提出了使用非分段、连续可导的方程建立模型的方法,同时针对非线性电容CDS提出了一种基于耗尽层宽度与CDS之间关系的建模方法,通过双脉冲测试平台进行实验验证。结果表明,相比于其他模型,在关断电压过冲方面,本文所提出模型的仿真波形与实验波形的相对误差减小了 1 ... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SiCMOSFET单管Fig.1-1SiCMOSFETsingletube

要代表[7-8]。2000年前后，Infineon首先在JBS二极管上取得进展，实现了SiC电力电子器件在商用上的突破，现在SiCJBS二极管在电网系统、高品质电源等电力电子领域的应用愈发广泛。Cree、Infineon、Rohm这些制造商陆续推出SiCMOSFET、JFET等器件产品。2015年，Cree生产出世界范围内第一SiC功率模块CAS300M17BM2，此模块的出现意义重大，可以代替400A甚至更大电流的SiIGBT模块。2016年，Rohm量产了1200V全SiC模块，可应用于多种电力电子领域。图1-1为科锐4-PiNSiCMOSFET单管，图1-2为科锐SiC功率MOSFET模块。图1-1SiCMOSFET单管图1-2SiCMOSFET功率模块Fig.1-1SiCMOSFETsingletubeFig.1-2SiCMOSFETpowermodule

需要进行折衷处理，因此对高频工程应用中的开关损耗及振荡频率的分析也很有必要。为此，国内外在SiCMOSFET的建模方面做了很多研究。建立模型的基本流程如图1-3所示，首先，对SiCMOSFET的建模总体上分为静态和动态建模，其次，静态模型中主要包括内部MOS沟道模型和电阻模型，而动态模型中包括器件的体二极管模型和结电容模型。最后，通过仿真准确模拟出SiCMOSFET栅源电压、漏源电压以及漏极电流的关系，以便分析器件特性[9]。通常意义上，我们所说的静态特性就是转移与输出特性，而动态特性就是器件开关时所表现出来的特性。图1-3SiCMOSFET建模基本流程Fig.1-3BasicflowofSiCMOSFETmodeling依据性质不同对建立模型的方式作分类，可将器件的模型总体分为如下：


本文编号：3006449