一种基于热阻网络的叠层芯片结温预测模型

提出了一种基于热阻网络的叠层芯片结温预测模型,该模型根据芯片内各组件的尺寸和热导率计算出对应的热阻,同时考虑了接触热阻和热量耦合效应,从而得到每层芯片在不同功耗情况下的结温预测值。在一个三芯片堆叠结构中,使用提出的方法对芯片结温进行预测,并与ANSYS仿真软件结果作比较,发现结温预测值的相对误差均小于4.5%。因此,该模型仅需根据芯片结构和材料参数,便可快速精确地估算出芯片在不同工作环境下的结温值。     

SiC MOSFET驱动电路的设计

本文对SiCMOSFET的驱动电路进行了优化设计,并采用Boost主电路对该驱动电路进行验证。结果表明,SiCMOSFET具有较快的开关速度。相比SiMOSFET,工作频率为100kHz,上升时间由70ns减小到40ns,下降时间由100ns减小到10ns。     

基于ABM器件的SiC MOSFET建模研究

针对不同温度下SiC MOSFET模型精度不足的问题,提出一种基于模拟行为模型(ABM)器件建立SiC MOSFET模型的方法.分别对整体模型的沟道电流、导通电阻和栅漏电容部分进行改进,引入了阈值电压和跨导系数的温度调节函数,考虑了温度和栅源电压对导通电阻的影响,提出了无开关栅漏电容,建立了满足连续温度仿真的SiC M...     

SiC JFET与SiC MOSFET失效模型及其短路特性对比

建立了两种碳化硅（SiC）器件JFET和MOSFET的失效模型.失效模型是在传统的电路模型的基础上引入了额外附加的泄漏电流,其中,SiC JFET是在漏源极引入了泄漏电流,SiC MOSFET是在漏源极和栅极引入了泄漏电流;同时,为了体现温度和电场强度与失效的关系,用与温度和电场强度相关的沟道载流子迁移率代替了传统电路模型所采用的常数迁移率.有关文献的实验结果和半导体器件的计算机模拟（Technology Computer Aided Design,TCAD）验证了两种SiC器件失效模型的准确性.所建立的失效模型能够对比SiC JFET和SiC MOSFET的短路特性.     

用于直流变换器的SiC MOSFET驱动电路设计

碳化硅器件的优点不仅能提高电力电子装置功率密度,而且使设备体积小型化。文中设计了一种用于直流变换器的SiC MOSFET驱动电路,通过双脉冲电路对SiC MOSFET的动态特性进行测试,验证不同驱动电阻、不同频率对碳化硅功率器件特性的影响。在直流变换器中使用电压等级相同的SiC MOSFET和Si IGBT,对比开通和关断时间,将不同占空比对应的输出电压进行比较。利用PSpice软件仿真,结果显示驱动电路设计合理,验证了SiC MOSFET具有开关速度快、开关损耗小、驱动电阻小、工作频率高等优点,比Si IGBT控制的直流变换器输出电压误差小。     

SiC MOSFET特性分析及应用

碳化硅MOSFET因其材料的特殊性,适合高压、高频和高功率密度场合。该文设计一种碳化硅MOSFET的驱动电路,通过软件PSpice对碳化硅MOSFET以及碳化硅肖特基二极管的开关特性进行仿真研究,并设计RC缓冲电路解决开关的尖峰震荡问题。搭建硬件实验电路,在Buck电路中针对碳化硅MOSFET和Si IGBT在不同负载和占空比下进行电路效率分析。实验结果表明碳化硅MOSFET开关速度快、开关损耗小以及驱动电阻小。碳化硅肖特基二极管无反向恢复特性,适合高频下工作。RC缓冲电路能有效抑制开关产生的尖峰和震荡,在Buck电路中碳化硅MOSFET比Si IGBT在不同负载和占空比下效率要高。     

SiC MOSFET栅极驱动电路研究综述

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。     

引入杂质激发态因素的SiC MOSFET反型层电荷模型

引入杂质激发态因素,建立新的SiC MOSFET反型层电荷模型.利用数值方法求解一维泊松方程,研究激发态对反型层电荷的影响.结果显示,在杂质激发态的作用下,反型层的电子面密度降低,并且杂质激发态主要影响SiC MOSFET的亚阈区特性.杂质激发态对SiC MOSFET反型层电荷的影响依赖于温度、掺杂浓度和杂质电离能.存在激发态影响最大的温度点,且其随掺杂浓度和电离能的增加而提高.     

超结MOSFET的最新发展动向

简述了超结MOSFET的诞生及其基本原理和器件可靠性；介绍了超结MOSFET的一些不足和针对这些问题进行的改进；最后简要介绍了基于超结理论的一些新型功率器件。     

SiC MOSFET驱动与保护电路设计

介绍了SiC MOSFET驱动电路的设计要求,基于ACPL-355JC光耦驱动模块设计了SiC MOSFET驱动和保护电路。该电路具有驱动能力强、响应迅速和多种保护等优势。另外,针对SiC MOSFET开关过程中存在的瞬态电压尖峰和振荡问题,分析了SiC MOSFET开关过程中产生过电压和振荡的机理,并在此基础上提出一种RC吸收电路参数的计算方法。实验结果表明利用该方法设计的RC吸收电路能够有效解决SiC MOSFET在开关过程中的过电压和振荡问题﹐从硬件电路上有效降低开关噪声,从而保护功率器件。     

杂质不完全离化对SiC MOSFET的影响

在分析 Si C中杂质部分离化时 ,考虑了 Frenkel- Pool效应 ,通过求解 Si C MOS表面空间电荷区中的一维Poisson方程 ,提出了一个新的 Si C MOSFET反型层薄层电荷 (charge- sheet)数值模型 .对 Si C中杂质不完全离化的研究表明 ,杂质原子较大的离化能、高的掺杂浓度以及低温会使不完全离化的影响增强 ,对于 Si C MOSFET,杂质不完全离化的影响主要在亚阈区     

杂质不完全离化对SiC MOSFET的影响

在分析SiC中杂质部分离化时,考虑了Frenkel-Pool效应,通过求解SiC MOS表面空间电荷区中的一维Poisson方程,提出了一个新的SiC MOSFET反型层薄层电荷(charge-sheet)数值模型.对SiC中杂质不完全离化的研究表明,杂质原子较大的离化能、高的掺杂浓度以及低温会使不完全离化的影响增强,对于SiC MOSFET,杂质不完全离化的影响主要在亚阈区.     

基于分段拟合的SiC MOSFET模型优化方法

提出了一种基于分段拟合的SiC MOSFET模型优化方法.将表征静态特性的核心单元模型优化为分段模型,以使其能同时准确表征高、低栅压下器件的静态特性.同时,在模型分段处进行线性插值以保证模型函数的连续性,基于器件漏源支路元器件参数对拟合数据进行修正以提高模型表征参数的提取准确度.此外,为提高器件的动态模型准确度,增加了栅漏结电容模型函数的分段点,并给出了分段点选择方法.将优化前后栅漏结电容模型函数和静态仿真结果与测试获得的电容曲线、转移曲线和输出曲线进行对比,曲线匹配度较高,表明提出的优化方法显著提高了动态和静态模型的准确性.最后,搭建了SiC MOSFET开关特性测试平台,通过动态开关实验验证了模型优化方法的准确性.     

遗传算法优化BP神经网络的大功率LED结温预测

将遗传算法(GA)与BP神经网络相结合,对研发的120W LED双进双出的射流冲击水冷散热系统中LED阵列的结温进行预测。采用GA优化BP网络的权值和阈值,利用BP算法训练网络,改善了单独使用BP网络容易陷入局部极小值和收敛速度慢的缺点。并且在训练过程中为了使网络输出有足够长的空间,改进了GA的数据处理。结果表明,经GA优化的BP神经网络较使用Levenberg-Marquardt(LM)算法优化的BP神经网络的大功率LED结温预测精确度提高了14.14%,且预测效果较稳定。GA和BP神经网络相结合的结温预测模型较传统的结温测量方法更能掌握散热结构设计的主动性,对大功率LED寿命的延长有较高的实用价值。     

基于栅极限流的SiC MOSFET栅电荷测试方案

SiC MOSFET是一种高性能的电力电子器件,其开通/关断过程中积累/释放的栅电荷Q_g对MOSFET的开关速度、功率损耗等参数有重要影响。通常采用在栅极设置恒流源驱动,对时间进行积分的方法来测量Q_g。为了降低驱动复杂度,提高测试结果精度和可视性,基于双脉冲测试平台的感性负载回路,改用耗尽型MOSFET限制栅极电流实现恒流充电,对SiC MOSFET进行测试。同时利用反馈电阻将较小的栅极电流信号转换为较大的电压信号。实验结果表明：在误差允许范围(±5%)内该测试方案能较为准确地测得SiC MOSFET的Q_g,测试结果符合器件规格书曲线。     

考虑弛豫效应的SiC MOSFET阈值电压测量方法研究

碳化硅(SiC) MOSFET栅极氧化层中的陷阱造就了其独特的阈值电压弛豫效应的特性,使得SiC MOSFET的阈值电压定义和测量成为一个棘手的问题。首先基于弛豫效应的饱和现象,提出了“预偏置+测量”组合的测量方法,一共需要测量两次阈值电压,以确定阈值电压漂移的上下限,并以其平均值定义为阈值电压。然后设计实验测量电路,对某型号SiC MOSFET器件在不同预偏置条件下进行实验测量,分析预偏置电压和脉冲持续时间对测量结果的影响,结果表明合理选择预偏置阶段的实验条件可以确保弛豫效应达到饱和,并可得到重复性的阈值电压测量结果。     

SiC MOSFET驱动电路设计及特性分析

近年来基于SiC和GaN的宽禁带半导体器件开始逐渐替代传统的Si IGBT器件,而面对高的开关速度所带来的问题,宽禁带半导体器件的开关特性分析以及驱动电路的设计在系统可靠运行方面显得尤为重要。以SiC MOSFET模块C2M0280120D为例设计了一款驱动电路,并在双脉冲测试平台对驱动电路进行了验证,同时分析了不同栅极驱动电阻对SiC MOSFET开关特性的影响。比较了传统Si器件和SiC宽禁带半导体器件在静态特性和开关特性上的差异,以分析SiC MOSFET驱动与传统Si IGBT驱动的区别。最后验证了所设计的驱动电路能保证驱动速度和栅极电压需求,并通过栅极电阻改变开关特性。     

基于Matlab/Simulink的SiC MOSFET建模与分析

针对现阶段SiC MOSFET建模研究无法应用在电机控制系统领域的现状,提出了一种基于Matlab/Simulink的SiC MOSFET仿真电路模型。对功率器件的动态特性和静态特性进行综合分析,采用非分段受控电流源模型模拟功率器件静态特性,具体分析SiC MOSFET的开关过程,同时采用曲线拟合的方法对影响器件开关过程的非线性电容进行表征,在Matlab/Simulink中建立SiC MOSFET等效电路模型。为了验证模型准确性,将仿真结果与数据手册中的数据进行比较分析,仿真结果表明所建模型可以较为准确地描述SiC MOSFET动、静态特性,开通时间和关断时间误差均小于7%,对比结果验证了模型的准确性和有效性。建立的模型为SiC MOSFET在电机控制策略仿真及应用领域提供了参考依据。