实际应用条件下Power MOSFET开关特性研究(上)

针对实际应用中Power MOSFET开关工作状况与现有文献的描述有很大不同,使用不当易造成器件的损坏和设备的崩溃这一现象,在应用条件下对Power MOSFET开关特性进行了研究,深入分析了Power MOSFET的开关过程,提出了关于开关过程四阶段的新观点,并采用对开关过程的等效输入电容进行分段线性化的新方法对不同阶段的开关参数进行了计算,搭建了开关特性实验电路,实验结果表明,提出的Power MOSFET开关过程四阶段的新观点是正确的,等效输入电容分段线性化的新方法是合理的。     

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。     

谈谈BJT与MOSFET的开关特性

前段时间,一位同学跟我说,他用单片机做了一个简单的LED台灯,用PWM的方式控制灯的亮度,但是发现BJT总是很烫。他给我的电路图如图1所示。我问他,3V时LED的发光电流是多大,他说在十几到二十毫安,我又问他电阻多大,     

在非开关工作条件下操作功率MOSFET的一些忠告

M0SFET的单位面积导通电阻（Rsp）和品质因子（FOM）近年来出现大幅下降。在给定的硅材面积下，降低Rsp的关键因素是改善器件通道的宽度。这个改进促使了超低导通电阻产品的出现。由于栅极电荷在较高开关频率下对能耗的影响越来越重要，     

基于漏极导通区特性理解MOSFET开关过程

本文先介绍了基于功率MOSFET的栅极电荷特性的开关过程;然后介绍了一种更直观明析的理解功率MOSFET开关过程的方法:基于功率MOSFET的导通区特性的开关过程,并详细阐述了其开关过程.开关过程中,功率MOSFET动态的经过是关断区、恒流区和可变电阻区的过程.在跨越恒流区时,功率MOSFET漏极的电流和栅极电压以跨导为正比例系列,线性增加.米勒平台区对应着最大的负载电流.可变电阻区功率MOSFET漏极减小到额定的值.     

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。     

寄生电感对碳化硅MOSFET开关特性的影响

相比于传统的Si IGBT功率器件而言,碳化硅MOSFET可达到更高的开关频率、更高的工作温度以及更低的功率损耗.然而,快速的暂态过程使开关性能对回路的寄生参数更加敏感.因此,为了评估寄生电感对碳化硅MOSFET开关性能的影响,基于回路电感的概念,将栅极回路寄生电感、功率回路寄生电感以及共源极寄生电感等效成3个集总电感,并且从关断过电压、开通过电流及开关损耗等3个方面,对这3个电感对SiC MOSFET开关性能的影响进行了系统的对比研究.研究表明:共源极寄生电感对开关的影响最大,功率回路寄生电感次之,而栅极回路寄生电感影响最小.最后,基于实验分析结果,为高速开关电路的布局提出了一些值得借鉴的意见.     

VDMOS功率器件开关特性研究

本文详细分析了线性负载ＶＤＭＯＳ功率器件的开关特性，得到了开关时间与栅输入电容及器件跨导、测试（工作）电流及电压的关系，并以方形原胞为例，指出了在设计和工艺上提高开关速度的途径。     

高功率条件下MOSFET栅电荷特性的测量方法

提出了一种高功率条件下MOSFET栅电荷特性的有效测量方法。在半桥电路的下管开启过程中,沟道出现高电流和高电压同时存在的情况,产生很高的瞬态功率。对于传统栅电荷测试方案,这不仅要求直流电源具备相当的功率输出,而且会在高功率区产生严重的自热效应,无法得到准确的栅电荷特性曲线。文章基于栅电荷测试的基本物理过程和关系,通过测量大电压-小电流与大电流-小电压下的栅电荷特性,获得了高功率条件下MOSFET的栅电荷特性。结果表明,该方法得到的栅电荷特性曲线及参数值与标准规格书的结果非常接近,具有很好的工业应用价值。     

面向空间受限应用的中压MOSFET

FDMC86XXXP系列P沟道PowerTrenchMOSFET在尺寸减小的同时可实现卓越的开关速度和功耗性能。该系列包括FDMC86261I’150V和FDMC86139P100VP沟道MOSFET。与同类器件相比,这类P沟道MOSFET具有更好的开关性能品质因数（FOM）。此外,其导通损耗减小_,46％,开关损耗减小了38％。因此,设计人员能够缩小尺寸并提高系统整体性能。     

InGaAs MOSFET的电容电压特性

通过自洽求解泊松和薛定谔方程,计算了GaAs,InAs和InGaAs MOSFET的电容电压(CV)特性,并与Si MOSFET的CV特性以及GaAs MOSFET的CV测量结果做了比较。研究结果表明,对于电子有效质量较轻的InGaAs半导体,量子效应非常明显,反型电容显著降低。研究结果还表明,随着栅介质有效厚度的减小和沟道掺杂浓度的增加,量子效应更加突出,反型电容进一步减小。     

基于TurboFET技术的MOSFET，开关损耗更低、开关速度更快

这些器件采用TurboFET技术,利用新电荷平衡漏结构将栅极电荷降低了45％,从而大幅降低切换损耗及提高切换速度,导通电阻与栅极电荷乘积FOM在4．5V和10V时分别低至76．6mΩ·nC和117．60mΩ·nC。     

D类MOSFET在发射机射频功放中的应用

分析了MOSFET的开关特性,阐述了D类MOSFET在数字化调幅发射机射频功放电路中的应用方法,并对MOSFET的维护和测试进行了说明。     

离线式IGBT开关特性测试技术综述

IGBT功率开关器件在现代大功率变换器中的应用非常广泛,其开关特性直接影响到变换器的性能。获得实际工作条件下的开关器件特性具有重要的实用价值。如何准确测量并记录器件开关过程自然成为研究热点。文中分析了IGBT器件开关特性测试中的关键问题,总结了大功率下电流电压测量的各种方法,并对国内外的开关特性测试研究现状进行了分类和总结。     

高压大功率IGBT元器件开关特性的分析研究

自从IGBT器件出现之后,大量的研究人员对IGBT器件的开关特性进行了大量的研究,以便准确地预测和改善器件的开关瞬态特性.在实际应用中,IGBT器件的开关特性不仅和其物理结构、制作工艺以及工作的原理有着密切的关系,同时和其工作的环境也具有密切的关系.在IGBT器件工作的时候,常常受到驱动电压和电阻以及工作电压、集电极电流等的影响.因此研究工作环境对IGBT器件开关特性的影响,不断地改善其设计来优化其性能,成为研究的重点.论文详尽研究分析了功率器件IGBT的开关特性,对IGBT及其系统的理解、应用具有一定的指导意义.     

理解功率MOSFET的RDS(ON)温度系数特性

通常,许多资料和教材都认为,MOSFET的导通电阻具有正的温度系数,因此可以并联工作。当其中一个并联的MOSFET的温度上升时,具有正的温度系数导通电阻也增加,因此流过的电流减小,温度降低,从而实现自动的均流达到平衡。同样对于一个功率MOSFET器件,在其内部也是有许多小晶胞并联而成,晶胞的导通电阻具有正的温度系数,因此并联工作没有问题。     

结合CSP640SS型MOSFET分析影响增强型功率MOSFET开关速度的主要因素

与双极型晶体管相比,MOSFET器件更节能、更易于驱动,但在实际应用中,常常发现MOSFET器件的开关速度与数据手册上给出的参数差异很大,导致电路工作异常,甚至出现MOSFET器件损坏的现象。因此,本文结合CSP640SS型MOSFET对影响增强型功率MOSFET器件开关速度的主要因数进行分析,并提出解决方法。     

6.5 kV SiC MOSFET的优化及开关特性

优化设计了电力系统用6.5 kV SiC MOSFET,测得该器件的导通电流为25 A,阻断电压为6 800 V,器件的巴利加优值(BFOM)达到925 MW/cm²。基于感性负载测试电路测试了器件的高压开关瞬态波形。在此基础上,借助仿真软件构建6.5 kV SiC MOSFET芯片级和器件级仿真模型,通过改变器件元胞结构、阱区掺杂浓度、栅极电阻、寄生电感等参数,研究了6.5 kV SiC MOSFET开关瞬态过程和电学振荡影响因素。结果表明,减小结型场效应晶体管(JFET)宽度有利于提高器件dV/dt能力,而源极寄生电感和栅极电阻是引起栅极电压振荡的重要因素。研究结果有助于分析研究6.5 kV SiC MOSFET在智能电网应用中的开关特性,使得基于SiC MOSFET的功率变换器系统具有更低的损耗、更高的频率和更高的可靠性。