碳化硅MOSFET并联特性分析

由于碳化硅器件的耐流限制,碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在大功率应用领域通常需并联连接。然而,碳化硅MOSFET开关速度快,使之相比于硅基MOSFET和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)对寄生参数更加敏感,在并联连接时尤其是动态过程中实现均流也成为更大的挑战。器件并联工作中,由于不均流造成的高电流过冲和高损耗可能造成器件损坏。此处介绍了一种自建器件模型,并基于该模型进行器件并联的仿真。互感在电路分析中,通常会被忽略,通过实验和仿真的对比,论证了互感会对均流效果产生重要影响。     

一种SiC MOSFET快速短路保护电路研究

碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)具有工作频率高、耐温高、临界击穿场强高和寄生参数小等特点,广泛应用于高功率密度和高开关频率场合。首先总结分析了各种短路过流检测方法,然后基于分流器检测法设计了一款SiC MOSFET短路保护电路,最后简要分析其工作原理,并进行实验验证。实验结果表明,所设计的SiC MOSFET短路保护电路,能在发生短路的1μs内完成保护动作,确保器件的安全运行。     

车规SiC MOSFET极限寿命评估后漏电失效机理

针对碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)失效机理的研究,此前主要集中在雪崩失效机理和短路失效机理方面,而对其在极限应力寿命试验后的失效机理研究较少.针对某国产车规SiC MOSFET在高温高湿反偏(H3TRB)和温度循环(TC)极限应力下的漏电失效模式,通过I-U曲线测试、超声扫描检测、漏电/缺...     

基于源极电感检测法的SiC MOSFET短路保护电路研究

碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)凭借高工作温度、高开关频率和低导通损耗等优点,被广泛应用于高压、高温和高工作频率场合,但SiC MOSFET的短路耐受时间较小,仅为2～5μs,这对SiC MOSFET的短路保护电路提出了更高的要求.首先总结分析SiC MOSFET短路故障特性,然后基于源极电感...     

适用于SiC MOSFET的漏源电压积分自适应快速短路保护电路研究

Si C MOSFET因其高击穿电压、高开关速度、低导通损耗等性能优势而被广泛应用于各类电力电子变换器中。然而,由于其短路耐受时间仅为2～7μs,且随母线电压升高而缩短,快速可靠的短路保护电路已成为其推广应用的关键技术之一。为应对不同母线电压下的Si C MOSFET短路故障,文中提出一种基于漏源电压积分的自适应快速短路保护方法(drain-sourcevoltageintegration-basedadaptivefast short-circuit protection method,DSVI-AFSCPM),研究所提出的DSVI-AFSCPM在硬开关短路(hardswitchingfault,HSF)和负载短路(fault under load,FUL)条件下的保护性能,进而研究不同母线电压对DSVI-AFSCPM的作用机理。同时,探究Si CMOSFET工作温度对其响应速度的影响。最后,搭建实验平台,对所提出的DSVI-AFSCPM在发生硬开关短路和负载短路时不同母线电压、不同工作温度下的保护性能进行实验测试。实验结果表明,所提出的DSVI-AFSCPM在不同母线电压下具有良好...     

MOSFET输出电容非线性对振荡器工作状态影响

由于MOSFET漏源极间的非线性寄生电容,也即输出电容Co的存在会影响振荡器的工作状态及效率.因此,构建了包含非线性电容的振荡电路模型,并以ARF461A射频功率MOSFET为例,用Matlab分析了非线性电容Co对振荡器的工作状态及其效率的影响.实验结果与理论分析保持了很好的一致性.理论分析和实验均表明,利用Co的非线性,可以提高振荡器的工作效率.     

SiC MOSFET高温可靠性评估失效机理研究

碳化硅(SiC)金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件具有耐高压、耐高温、开关频率高、导通电阻低等特性,但现有的封装材料、工艺在一定程度上限制了SiC MOSFET器件充分发挥其高温特性的优势.以国际主流厂商的SiC MOSFET器件为对象,进行极限高温可靠性评估.对试验后失效器件进行失效机理分析,提出导致...     

Buck同步整流电路MOSFET损耗的计算

在推导计算公式的基础上,对Buck同步整流电路中MOSFET管的损耗进行了细致的理论计算,并通过对CPU供电电路损耗的计算,验证了计算公式的正确性.虽然验证结果没有100%的吻合,但考虑实验条件及无法计算的因素,可以说结果还是可以接受的.     

功率MOSFET隔离驱动电路设计分析

半导体开关管器件作为开关电源中的关键器件,其驱动电路的设计是电源领域的关键技术之一,普通大功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)由于器件结构不同,驱动要求和技术也不相同,小功率MOSFET的栅源极寄生电容一般为10~100 pF,而大功率MOSFET的栅源极寄生电容则可达1~10 nF,因此需较大的动态驱动功率。目前,对于MOSFET隔离驱动方式主要有光电耦合隔离和磁耦合隔离,一般以磁隔离为主要应用方式,在传统的MOSFET磁隔离驱动电路中,若占空比出现突变,其隔离输出的低电平则会出现上扬现象,导致开关管出现误动作,严重可能导致MOSFET器件烧毁,给出载波隔离驱动方法和边沿触发隔离驱动方法,两种方法都能克服低电平的上扬问题,通过测试对比两种驱动方式的优缺点。     

基于SiC MOSFET的新型直线变压器驱动源设计

采用新一代半导体开关器件碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),通过新型平面式布局升压技术和优化同步触发电路,设计出一种可获得快上升沿、短脉冲的直线变压器驱动源(LTD)。该驱动源由8级LTD串联而成。此处在阐明LTD工作原理的基础上,详细分析LTD主电路参数的设计,以及8级串联结构的设计,并结合Pspice软件仿真与具体实验,充分验证了该驱动源设计的可行性。实验结果表明,该驱动源在200Ω负载上,可获得峰值电压约3.8 kV,上升沿约25 ns,下降沿约30 ns,整个脉冲宽度约100 ns输出,并实现在一定范围内输出脉宽可调。     

基于功率MOSFET导通压降的短路保护方法

介绍了一种基于检测功率MOSFET导通压降实现短路保护的方法.该方法利用功率MOSFET自身导通电阻产生的导通压降,来得到保护控制信号,实现对功率MOSFET的保护.经实验及工程应用验证,该方法具有保护动作速度快,电路结构简单、可靠的特点.     

基于MOSFET的固体调制器研究

固体调制器能产生短脉冲、快上升沿、快下降沿、大电流,并能工作在兆赫兹频率下,因此是脉冲功率技术的一个重要发展方向.介绍了由功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件组成的固体调制器的基本工作原理.采用单片机和CPLD作为硬件核心设计了脉冲信号发生器,作为同体调制器的触发信号源.通过对驱动电路的仿真,确定了由集成驱动芯片组成的驱动电路的主要参数;设计了6个MOSFET并联的开关模块.实验表明,其具有良好的静态、动态均流效果.最终设计的调制器由3个开关模块叠加而成,在800V充电电压下,可以得到最短脉宽为33.8ns,前沿为13.9ns,幅度为2.20kV的脉冲.在多脉冲情况下,脉冲的一致性良好.     

区分振荡与短路的新原理

本文介绍了区分振荡与短路的新原理。这种新原理构成的故障判别元件在振荡时不论振荡周期多么短都不会误开放保护。在振荡与短路同时存在时若两侧电势相位差角增大到距离保护Ⅰ段可能误动时能可靠闭锁保护，而在两侧电势相位差减小后能立即开放保护，线路两侧总有一侧距离Ⅰ段动作，迅速切除故障。这种新原理可以消除我国目前传统振荡闭锁方式的缺点，而获得广泛应用。     

高频脉冲电解加工电源MOSFET并联技术研究

高频窄脉冲电解加工(High-frequencyShortPulsesElectrochemicalMachining,简称HSPECM)可获微米级的加工精度,但较小的电源电流容量限制了它的推广使用。本文给出了一种通过功率MOSFET并联技术提高HSPECM电源电流容量的方案,讨论了MOSFET的并联均流技术和电源的快速短路保护。工艺实验表明,该电源的峰值电流可达3kA,快速短路保护电路在微秒级内可切断加工电源,满足对复杂型面及薄壁件工件的高精度加工要求。     

负载大小对SiC MOSFET开关速度的影响

现有研究多关注驱动电阻、驱动电压、寄生参数等对碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关特性的影响,鲜有文献研究负载大小的影响。针对负载大小影响SiC MOSFET开关速度这一现象,建立开关过程模型,结合其转移特性分析此现象产生的原因,仿真和理论分析表明,SiC MOSFET的开通速度随负载增大而降低,关断速度随负载增大而增加。使用SiC功率模块进行双脉冲测试,结果验证了理论分析的正确性。     

MOSFET串联在高输入电压反激变流器中的研究

分析了一种利用两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)串联提高开关器件组整体耐压以满足高输入电压小功率DC/DC应用要求的电路。电路中主开关管由控制芯片直接驱动,次开关管由相应的辅助电路进行浮地驱动,辅助电路同时还能对串联开关管进行有效的分压。结合准谐振反激DC/DC变换器对开关器件及辅助电路的开通、关断机理进行了详细分析,并对开关管分压问题进行了重点讨论,提出降低开关管电压应力的方案。最后用一台350～800 V输入、75 W输出的样机验证了理论分析的正确性,也表明此电路具有可靠性好,成本低,适用的输入电压范围宽等优点。     

基于改进HTGB试验的SiC MOSFET栅极可靠性研究

碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的栅极可靠性考核是一项重要的可靠性测试项目,然而现行测试表征均是针对硅(Si)器件制定的,并未充分考虑SiC器件的特性.这里以阈值电压为栅极老化表征参数,首先对SiC MOSFET器件进行传统静态高温栅偏(HTGB)试验,发现阈值电压弛豫效应对测量结果影响...     

SiC MOSFET短路失效与退化机理研究综述及展望

SiC MOSFET可以大幅提升变流器的效率和功率密度,在高频、高温、高压等领域有较好的应用前景。但是,由于其短路耐受时间短、特性退化现象严重以及失效机理模糊等因素,致使SiC MOSFET的普及应用受到了限制。因此,探究SiC MOSFET短路失效与特性退化的机理,可以为SiC MOSFET器件的应用及其保护电路的设计提供指导,具有重要的研究价值。该文首先归纳SiC MOSFET的短路故障类型,并针对其中一种典型的短路故障进行详细的特性分析。在此基础上,论述SiC MOSFET单次短路故障后存在的两种典型失效模式,综述其在两种失效模式下的失效机理以及影响因素。其次,对SiC MOSFET经历重复短路应力后器件特性退化机理的研究现状进行系统的总结。最后指出当前SiC MOSFET短路失效与特性退化的研究难点,展望SiC MOSFET短路特性研究的发展趋势。     

基于SiC MOSFET的无线充电系统桥臂串扰特性

应用于无线充电系统的碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)易产生桥臂串扰问题并影响运行可靠性.首先对桥臂串扰的产生机理进行建模并得出SiC MOSFET的结电容在串扰计算中的作用;然后探讨无线充电系统中的桥臂串扰类型,并进一步分析SiC MOSFET结电容的非线性在桥臂串扰电压幅值计算中的影响;最...