摘要：碳化硅(SiC)MOSFETs短路承受能力弱,研究其短路保护方法成为保障电力电子设备安全运行的重要课题。现有方法大多围绕低压小功率SiC MOSFETs,然而随着电压和功率等级的提升,器件特性有所差异,直接套用以往设计难以实现高压大功率SiC MOSFETs的快速、可靠保护。该文首先详细研究了几种常用短路检测方法;其次基于高压大功率SiC MOSFETs器件特性,深入对比分析了不同短路检测方法的适用性,提出一种阻容式漏源极电压检测和栅极电荷检测相结合的短路保护方法;最后搭建了实验平台验证所提方法的可行性。结果表明,提出的方法在硬开关短路故障(hard switching fault,HSF)下,保护响应时间缩短了1.4μs,短路能量降低了62.5%;且能可靠识别负载短路故障(fault under load,FUL)。

摘要：由于传统驱动下碳化硅(SiC)MOSFET受高开关速度特性及寄生参数影响,桥臂串扰现象更加严重,而现有抑制串扰驱动电路又往往会增加开关损耗、开关延时和控制复杂程度,因此本文结合驱动阻抗控制与负压关断的串扰抑制方法,提出一种改进门极驱动电路。首先,阐述串扰现象产生原理及其典型抑制方法。其次,在负压关断前提下,基于控制辅助三极管开断,降低串扰产生过程中驱动回路阻抗的思想,提出一种在栅源极增加三极管串联电容新型辅助支路的改进驱动方法,并分析其工作原理,研究改进驱动电路关键参数设计原则。最后,搭建双脉冲测试实验平台,在不同驱动电阻、输入电压、负载电流条件下对改进驱动电路设计的有效性进行验证。结果表明,传统驱动下SiC MOSFET桥臂串扰现象明显。相比典型抑制串扰驱动电路,提出的驱动方法在有效抑制串扰同时,减小了开关损耗与开关延时。

摘要：由于SiC MOSFET的半导体物理和器件内部参数会随着温度的变化而发生变化,导致温度变化也会影响SiC MOSFET的动态特性。该文以其漏极电流变化率dID/dt、漏源极电压变化率dVDS/dt这2个动态性能参数为例,重点从实验的角度分析其随温度变化的规律。首先,搭建基于电感钳位双脉冲的SiC MOSFET动态特性测试电路,测试不同温度下漏极电流和漏源极电压,得到温度对其的影响规律;其次,基于器件物理方程建立SiC MOSFET漏极电流变化率dID/dt、漏源极电压变化率dVDS/dt的温度特性解析模型,且通过实验测试得到SiC MOSFET的阈值电压VTH、跨导gm的温度特性;最后,根据所建立的SiC MOSFET dID/dt、dVDS/dt温度特性解析模型及其VTH、gm的温度特性从理论上对实验所得结果进行定性解释。所得结果对SiC MOSFET器件选型、建立准确的器件模型及实际系统的设计具有指导意义。