SiC MOSFET温度模型建立与特性分析
发布时间：2021-05-21 14:07
作为新型功率半导体材料的代表之一,碳化硅的禁带宽度较大,击穿电场较高,具有高功率密度、热导率高等很多优点,因此,SiC功率半导体器件引起了广泛关注。其中,SiC MOSFET器件成为关注热点。为在更大温度范围内准确反映SiC MOSFET器件工作特性,需要建立更加精确的碳化硅器件温度模型,这对此领域的发展,有着重要的作用。本文选取市场上最常见的CREE公司的碳化硅MOSFET器件进行温度模型的建立与分析。以C2M0025120D（1.2kV/90A）为例详细介绍了在PSpice软件中建立碳化硅MOSFET器件温度模型的全过程,包括温度控制电压源、温度控制电流源、温控电阻、寄生电容建模的具体方法,以及在技术手册中提取建模所需要参数的过程,将温度模型在不同温度下的静态特性仿真结果与技术手册进行对比,分析了温度对SiC MOSFET器件的阈值电压和导通电阻的影响规律。选取了C2M0080120D（1.2kV/36A）器件进行再次建模与仿真,结果与技术手册中特性曲线基本吻合,进一步验证了模型的通用性。并通过双脉冲实验平台测试两个器件温度模型的动态特性,得到了不同温度下开关过程波形图,实验结果和...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 SiC MOSFET器件的发展状况
1.2.2 SiC MOSFET器件模型
1.3 PSpice概述
1.4 本文主要工作
2 SiC MOSFET建模基础
2.1 SiC MOSFET的物理结构
2.2 SiC MOSFET器件的重要参数
2.2.1 阈值电压
2.2.2 跨导
2.2.3 导通电阻
2.2.4 体效应
2.2.5 寄生电容
2.3 SiC MOSFET的开关特性
2.4 本章小结
3 SiC MOSFET温度模型的建立
3.1 温度控制电压源与温度控制电流源建模
3.1.1 温控电压源E_(TEMP)
3.1.2 温控电流源G_(TEMP)
3.2 导通电阻与内部门极电阻建模
3.2.1 导通电阻R_(DS(on))
3.2.2 内部门极电阻R_G
3.3 寄生电容建模
3.3.1 栅漏电容C_(GD)
3.3.2 栅源电容C_(GS)
3.4 本章小结
4 SiC MOSFET温度模型的参数提取
4.1 基本MOSFET单元M_l
4.1.1 跨导g_(fs)
4.1.2 转移特性曲线
4.1.3 导通电阻R_(DS(on))
4.1.4 零偏漏电流
4.1.5 导通电荷
4.1.6 开关时间
4.2 体二极管
4.2.1 正向电压-电流曲线
4.2.2 结电容曲线
4.2.3 反向击穿电压特性
4.2.4 反向恢复特性
4.3 本章小结
5 模型仿真与实验验证
5.1 模型仿真与分析
5.1.1 SiC MOSFET静态特性验证
5.1.2 温度特性分析
5.1.3 模型的验证
5.2 实验验证
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC MOSFET静态温度特性研究[J]. 汪洋,卢志飞,李世强,李剑波. 电力电子技术. 2017(08)
[2]基于PSpice的碳化硅MOSFET的建模与仿真[J]. 徐国林,朱夏飞,刘先正,温家良,赵志斌. 智能电网. 2015(06)
[3]基于PSpice的SiC MOSFET的关键参数建模[J]. 彭咏龙,李荣荣,李亚斌. 电力电子技术. 2015(04)
[4]碳化硅MOSFET的变温度参数建模[J]. 孙凯,陆珏晶,吴红飞,邢岩,黄立培. 中国电机工程学报. 2013(03)
[5]碳化硅电力电子器件在电力系统的应用展望[J]. 盛况,郭清,张军明,钱照明. 中国电机工程学报. 2012(30)
[6]SiC电力电子器件对电力系统的影响[J]. 于晶荣,曹一家,王一军,韩华,谢慧娟,吴伟标. 微纳电子技术. 2012(08)
[7]超快速IGBT电路仿真模型及其参数灵敏度分析[J]. 李爱民,何湘宁,钱照明. 电力电子技术. 1996(04)
硕士论文
[1]考虑温度特性的SiC MOSFET PSpice建模研究[D]. 郭浩波.北京交通大学 2019
[2]基于碳化硅MOSFET变温度参数模型的器件建模与仿真验证[D]. 徐国林.华北电力大学 2015
[3]SiC VDMOS器件结构设计及界面陷阱效应研究[D]. 高云斌.电子科技大学 2013
[4]碳化硅MOSFET应用技术研究[D]. 陆珏晶.南京航空航天大学 2013
[5]siC功率器件特性研究与模拟分析[D]. 李俊楠.北京化工大学 2012
[6]风/光互补系统逆变变压器数据采集与仿真研究[D]. 李大强.内蒙古工业大学 2009
本文编号：3199840
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 SiC MOSFET器件的发展状况
1.2.2 SiC MOSFET器件模型
1.3 PSpice概述
1.4 本文主要工作
2 SiC MOSFET建模基础
2.1 SiC MOSFET的物理结构
2.2 SiC MOSFET器件的重要参数
2.2.1 阈值电压
2.2.2 跨导
2.2.3 导通电阻
2.2.4 体效应
2.2.5 寄生电容
2.3 SiC MOSFET的开关特性
2.4 本章小结
3 SiC MOSFET温度模型的建立
3.1 温度控制电压源与温度控制电流源建模
3.1.1 温控电压源E_(TEMP)
3.1.2 温控电流源G_(TEMP)
3.2 导通电阻与内部门极电阻建模
3.2.1 导通电阻R_(DS(on))
3.2.2 内部门极电阻R_G
3.3 寄生电容建模
3.3.1 栅漏电容C_(GD)
3.3.2 栅源电容C_(GS)
3.4 本章小结
4 SiC MOSFET温度模型的参数提取
4.1 基本MOSFET单元M_l
4.1.1 跨导g_(fs)
4.1.2 转移特性曲线
4.1.3 导通电阻R_(DS(on))
4.1.4 零偏漏电流
4.1.5 导通电荷
4.1.6 开关时间
4.2 体二极管
4.2.1 正向电压-电流曲线
4.2.2 结电容曲线
4.2.3 反向击穿电压特性
4.2.4 反向恢复特性
4.3 本章小结
5 模型仿真与实验验证
5.1 模型仿真与分析
5.1.1 SiC MOSFET静态特性验证
5.1.2 温度特性分析
5.1.3 模型的验证
5.2 实验验证
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC MOSFET静态温度特性研究[J]. 汪洋,卢志飞,李世强,李剑波. 电力电子技术. 2017(08)
[2]基于PSpice的碳化硅MOSFET的建模与仿真[J]. 徐国林,朱夏飞,刘先正,温家良,赵志斌. 智能电网. 2015(06)
[3]基于PSpice的SiC MOSFET的关键参数建模[J]. 彭咏龙,李荣荣,李亚斌. 电力电子技术. 2015(04)
[4]碳化硅MOSFET的变温度参数建模[J]. 孙凯,陆珏晶,吴红飞,邢岩,黄立培. 中国电机工程学报. 2013(03)
[5]碳化硅电力电子器件在电力系统的应用展望[J]. 盛况,郭清,张军明,钱照明. 中国电机工程学报. 2012(30)
[6]SiC电力电子器件对电力系统的影响[J]. 于晶荣,曹一家,王一军,韩华,谢慧娟,吴伟标. 微纳电子技术. 2012(08)
[7]超快速IGBT电路仿真模型及其参数灵敏度分析[J]. 李爱民,何湘宁,钱照明. 电力电子技术. 1996(04)
硕士论文
[1]考虑温度特性的SiC MOSFET PSpice建模研究[D]. 郭浩波.北京交通大学 2019
[2]基于碳化硅MOSFET变温度参数模型的器件建模与仿真验证[D]. 徐国林.华北电力大学 2015
[3]SiC VDMOS器件结构设计及界面陷阱效应研究[D]. 高云斌.电子科技大学 2013
[4]碳化硅MOSFET应用技术研究[D]. 陆珏晶.南京航空航天大学 2013
[5]siC功率器件特性研究与模拟分析[D]. 李俊楠.北京化工大学 2012
[6]风/光互补系统逆变变压器数据采集与仿真研究[D]. 李大强.内蒙古工业大学 2009
本文编号：3199840
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