SiC MOSFET

摘要： 凭借碳化硅(SiC)材料的宽禁带、高击穿电场、高电子饱和速率和高导热性等优点,SiC MOSFET广泛应用在高压、高频等大功率场合。传统基于硅(Si)MOSFET的驱动电路无法完全发挥SiC MOSFET的优异性能,针对SiC MOSFET的应用有必要采用合适的栅驱动设计技术。目前,已经有很多学者在该领域中有一定的研究基础,为SiC MOSFET驱动电路的设计提供了参考。对现有基于SiC MOSFET的PCB板级设计技术进行了详细说明,并从开关速度、电磁干扰噪声以及能量损耗等方面对其进行了总结和分析,给出了针对SiC MOSFET驱动电路的设计考虑和建议。

摘要： 准确的SiC MOSFET SPICE模型在产品仿真、研发和检测等领域会发挥重要作用。介绍了一种SiC MOSFET建模方法,通过自动拟合与考虑物理意义的图形化修正技术相结合,完成了对CPM3-0900-0010A型号元件的SiC MOSFET SPICE模型建立和修正。建立的模型特性曲线与产品参数手册提供的实测曲线良好贴合。建模过程中产生的关键参数和产品参数手册提供的参数更加符合,提高了仿真模型的严谨性和准确性。建立的模型经过与实际测试的对比,拟合效果较好,可以为含有SiC MOSFET的复杂电路仿真方法提供依据,为更准确地评估SiC MOSFET的性能和系统特性提供支持。

摘要： 随着SiC MOSFET开关频率的不断增加,逆变器桥臂串扰现象越发严重并易造成桥臂直通短路,这限制了SiC MOSFET开关频率的进一步提高。该文提出一种SiC MOSFET串扰抑制的谐振辅助驱动电路,通过在栅源之间添加电容电感辅助谐振电路,能够在SiC MOSFET关断期间完成负压到零压的变化,同时不需要使用有源器件。当SiC MOSFET开通时,辅助电路让栅极电压从0.7V上升而非负压上升,相较于传统驱动电路,开关速度更快、开关损耗更低;而且同时具备抑制正向串扰和反向串扰的优点。该文分析电路的参数设置,并通过仿真和实验验证了该电路相对于传统驱动电路的优势。

摘要： 针对基于SiCMOSFET的高频逆变器,提出了一种散热系统的实用设计方法,首先对Si CMOSFET进行损耗计算,考虑了驱动电阻、直流母线电压以及电流等对Si CMOSFET损耗的影响,使计算结果较为准确。其次,建立散热系统的热阻模型,计算工作时各点的温度,在此基础上设计了一套强迫风冷系统,并运用F loT H E R M热仿真软件进行热仿真。将计算结果与仿真结果进行比较,证明了此设计的合理性。

摘要： 随着电力电子技术的飞速发展,SiC MOSFET以优异的材料特性在高频、高压、高温电力电子应用中展现了显著的优势。然而,SiC MOSFET较高的开关速度与较弱的短路承受能力对短路保护技术带来了新的挑战。该文首先介绍SiC MOSFET不同短路类型以及短路测试方法;其次对SiC MOSFET短路失效模式及失效机理进行分析;然后详细梳理现有SiC MOSFET短路检测与短路关断技术的原理与优缺点,讨论现有SiC MOSFET短路保护技术在应用中存在的问题与挑战;最后对SiC MOSFET短路保护技术的发展趋势进行展望。

摘要： 随着SiC MOSFET的推广,其开关暂态过程中的超调、振荡以及电磁干扰问题越来越受到人们的重视。有源栅极驱动(AGD)电路作为一种新型驱动电路,已被广泛应用于SiC MOSFET开关轨迹的优化控制。首先,该文分析AGD电路的工作原理,给出不同驱动参数对开关特性的影响;其次,着重探讨阈值触发型AGD电路的工作模式,分别从暂态定位技术、逻辑处理架构和功率放大拓扑三方面对AGD电路进行归纳总结,并评价不同技术的优缺点,给出AGD电路设计的建议流程;最后,展望基于SiC MOSFET开关轨迹优化的AGD电路的发展趋势。

摘要： 第三代功率半导体器件碳化硅MOSFET具有开关速度快、宽禁带、低功耗、导通电阻小、工作频率高和工作温度高等优点,已成为高温、高压、高频等特殊场合的理想器件。该文设计了一种SiC MOSFET的驱动电路,利用软件PSpice仿真测试SiC MOSFET的开关特性,以及驱动电阻对SiC MOSFET的影响。搭建Buck实验电路,测试SiC MOSFET和Si IGBT两种功率器件不同占空比对应的负载电压,以及不同的输入电压和开关频率对应功率器件的壳温。实验结果表明SiC MOSFET比Si IGBT开关速度快、开关损耗小以及负载电压误差小。

摘要： 碳化硅(SiC)材料新一代宽禁带(WBG)功率器件具有阻断电压高、通态电阻低、开关损耗小、耐高温等优异的性能,在电机驱动系统中具有广泛的应用潜力。本文将SiC MOSFET应用于燃油泵高速永磁同步电机系统中,降低系统散热体积,提高功率密度。为提高电流环动态响应,通过优化电流采样时刻对电流环进行了改进,实验结果表明系统获得了良好的性能,并扩宽了电流环带宽。

摘要： SiC MOSFET因其耐高温、高压的优点,被广泛应用于大功率固态功率控制器的设计中。针对固态功率控制器工况,选用裸片封装的SiC MOSFET,对功率模块的堆叠结构进行设计及热阻分析;对键合结构的选型与布局进行设计;对封装连接铜线、铜带的热影响进行分析。在封装设计基础上,通过有限元仿真对功率模块热性能进行评估。最后,搭建平台进行单路热测试。结果验证了仿真的准确性,以及封装设计的合理性。

摘要： 碳化硅(SiC)材料因其在禁带宽度、击穿电场、电子饱和速度等方面的优势,使得SiC MOSFET具有高频、高压以及高温等优势。然而SiC MOSFET的特殊材料、结构以及高开关速度使得开关瞬态过程中器件内部的物理机理更为复杂。传统的SiC MOSFET模型沿用了部分硅(Si)器件的建模方法,难以准确评估器件在装置中的动静态特性。为此,该文提出一种基于物理的SiC MOSFET改进电路模型。基于器件的工作机理,分析传统SiC MOSFET模型的不足,并针对不足进行改进建模。电流扩散方式是影响SiCMOSFET静态特性的重要因素,由于器件N-漂移区较窄,导致漂移区电流扩散呈梯形,进而对漂移区电阻进行改进建模。SiC MOSFET开关瞬态模型刻画了器件的高频应用特性,基于突变结、穿通特性以及负电压关断分别对器件结电容进行改进建模。最后基于CREE 1200V/325A的SiC MOSFET器件进行实验,仿真与实验具有较好的一致性,验证了改进模型的准确性。

摘要： 本发明公开了一种高效率绝缘隔离SiC MOSFET栅驱动电路，该电路包括：高精度输入信号接收电路、数字控制电路、调制发送电路、隔离电路、高共模瞬态抑制差分信号接收电路、高效率输出驱动电路、发送端低压产生电路、接收端低压产生电路和芯片状态监测电路。本发明所提供的高效率绝缘隔离SiC MOSFET栅驱动电路，首先，采用高压电容绝缘隔离技术，可实现高耐压的前提下，提高信号处理速度；其次，可以根据负载大小和输入控制脉冲的频率自适应调整驱动电流，从而最大程度上提高驱动电路的电源效率；另外，采用高精度输入信号接收电路，提高信号输入可靠性。本发明可以广泛应用于驱动各类高压SiC MOSFET和IGBT器件。

摘要： 本发明公开了一种SiCMOSFET仿真电路模型参数精度校正方法，建立SiCMOSFET仿真电路模型，对SiCMOSFET仿真电路模型进行双脉冲电路仿真测试，得到仿真双脉冲测试电压电流波形图；根据SiCMOSFET仿真电路模型建立SiCMOSFET实际电路，对SiCMOSFET实际电路进行双脉冲电路测试，得到实际双脉冲测试电压电流波形图；调整门极‑漏极电容Cgd、门极‑源极电容Cgs、阈值Vth、跨导gf和源极寄生电感Ls和漏极寄生电感Ld，SiCMOSFET仿真电路模型参数精度校正完成。本发明有效提高SiCMOSFET仿真电路模型的精确性。

摘要： 本发明涉及SiCMOSFET的保护电路，具体为适用于大功率SiCMOSFET的保护电路。解决现有大功率器件保护电路短路故障响应速度慢，过压抑制响应速度慢的问题。该保护电路包括短路保护电路和过压抑制保护电路；短路保护电路包括由多个电阻串联而成的电阻支路，电阻支路的一端与SiCMOSFET的D极连接、另一端与电容C1的一端连接并把该端作为短路信号输出端VDS，电容C1的另一端与－4V电源连接；过压抑制保护电路包括由多个TVS管单向串联而成的TVS管支路，TVS管支路中的每个TVS管两端并联一个电容，TVS管支路的负极端与SiCMOSFET的D极连接，TVS管支路的正极端作为抑制过压信号输出端ACL。

摘要： 本发明提供一种用于SiC MOSFET的高集成化半桥驱动模块，能够减小驱动电路体积，保证驱动电路的高隔离性与高可靠性，结构简单，可应用性强。包括驱动板，所述驱动板分为控制电路侧和主电路侧，控制电路侧和主电路侧之间开设有分隔槽；其中，所述控制电路侧远离主电路侧的一端设有低压信号输入接口，所述分隔槽处置有驱动供电模块和驱动芯片，所述驱动供电模块包括上管驱动供电模块和下管驱动供电模块，所述主电路侧上设置有驱动电阻和驱动二极管，主电路侧远离控制电路侧的一端设有上管GS连接端和下管GS连接端。

摘要： 本发明涉及一种平面型SiC MOSFET器件的元胞制备方法及结构。其包括如下步骤：步骤1、提供具有SiC晶片，并制备一第二导电类型层；步骤2、制备注入第一遮挡体；步骤3、在第二导电类型层内形成若干所需的第一类型注入区；步骤4、制备所需的注入第二遮挡体；步骤5、制备得到第一导电类型连接区，以通过第一导电类型连接区以及所述第一导电类型连接区正上方的第一导电类型注入区使得所述第一导电类型连接区两侧的第二导电类型层隔离；步骤6、去除上述注入第二遮挡体，并进行所需的正面元胞工艺，以制备得到所需的平面元胞。本发明能避免沟道处由注入带来的损伤，在提升沟道迁移率的同时又增强了可靠性。

摘要： 本发明公开一种SiC MOSFET器件的结温校准曲线生成方法及其结温评估方法和系统，首先获取SiC MOSFET器件在不同结温下的跨导算术平方根；然后对跨导算术平方根和温度的关系进行线性拟合得到跨导算术平方根与温度的线性关系式，由该关系式建立结温校准曲线；最后根据测试待评估器件的跨导算术平方根并通过查询校准曲线或由线性关系式进行计算得到器件结温。该方法克服了功率半导体器件的传统结温测量方法流程繁琐、精度低、难以在线应用等弊端，SiC MOSFET器件的跨导算术平方根与结温呈线性关系，进行结温评估时精度较高，可在线应用，能够实现器件结温的准确评估；同时，该方法可以测量出单个开关周期引起的器件结温波动；通过对器件结温的准确评估，可有效提高器件的运行可靠性与研究开发的经济性。

摘要： 本发明公开一种基于无损缓冲电路开关轨迹调节的SiC MOSFET管结温控制方法、电路以及模拟平台，首先构建SiC MOSFET管结温控制电路，然后判断SiC MOSFET管结温是否需要降温，如果需要降温调节，则控制Si基MOSFET开关在SiC MOSFET器件关断时开启，同时通过控制Si基MOSFET开关在SiC MOSFET器件关断时的开启时刻实现开关轨迹调节；如果需要损耗控制时，则控制Si基MOSFET开关关断，并通过仿真电路来验证该结温控制电路及其方法。本发明提供的结温控制方法将缓冲电路与结温控制相结合，通过Si基MOSFET的特性，来实现结温的平滑控制。该电路可以主动控制SiC MOSFET的开关轨迹，实现损耗控制，进一步实现平滑结温控制，以此来达到延长器件使用寿命的目的。

摘要： 本发明提供了具有高沟道迁移率的SiCMOSFET及其制备方法，涉及SiCMOSFET器件技术领域，包括衬底，所述衬底上方依次设有N‑漂移层、N+漂移层和p+源区层，N‑漂移层、所述N+漂移层和所述p+源区层的内部由内至外依次设有栅极、氧化层、N型块和P型块，所述N+源区层的顶部设有源极金属层，所述衬底下方设有漏极金属层，通过在SiCMOSFET内部形成由N型块和P型块组成的隔离层对氧化层进行阻挡，减少沟道受到的界面粗糙散射的影响，同时还可以在沟道处形成一电子通道，达到提升沟道迁移率的效果。

摘要： 本发明公开了一种基于寄生体二极管导通损耗调节的结温平滑控制方法及系统，通过评估MOSFET芯片稳态运行时平均结温；判断平均结温和/或基频结温波动幅度的改变量是否发生变化，如果否，则无需采取结温控制措施；如果是，则采取结温控制措施，所述结温控制措施是改变寄生体二极管的持续电流时间；评估MOSFET芯片的实际平均结温，直到实际平均结温符合预设阈值，结束结温控制措施。本发明提出的基于寄生体二极管导通时间调节的SiC MOSFET的结温控制方法，通过控制MOSFET寄生体二极管的导通时间，在不增加其他辅助器件的基础上，可以实现器件结温波动的平滑控制，同时提高器件的可靠性，增加器件的使用寿命，降低了器件使用成本。

摘要： 本发明公开了一种SiC MOSFET模块主动并联均流控制方法，包括两只SiC MOSFET模块并联，设置四种不同的驱动电压，在SiC MOSFET模块开通关断过程中采用不同驱动电压驱动，获得与SiC MOSFET模块开关瞬态电流值成比例的电压值并输入窗口比较器中，判定两只并联SiC MOSFET模块在开关瞬间电流沿以及电流斜率是否一致，调节两SiC MOSFET模块电流沿和电流斜率，最终实现两SiC MOSFET模块在开关瞬间电流沿以及电流斜率一致。本发明改善SiC MOSFET模块并联均流效果，提高了并联SiC MOSFET模块的使用寿命。