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基于碳化硅MOSFET的器件建模与仿真

电力电子技术 2018年第10期52卷 122-124页

作者：肖婵娟张豪梁文才吴冬华中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111

针对某功率等级为1 700 V/225 A的全碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),通过实验测试了其静态和动态特性,并将其与同功率等级的硅(Si)绝缘栅双极型晶体管(IGBT)及混合SiC器件对比,发现SiC器件的性能优于Si器件。其次重... 详细信息

针对某功率等级为1 700 V/225 A的全碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),通过实验测试了其静态和动态特性,并将其与同功率等级的硅(Si)绝缘栅双极型晶体管(IGBT)及混合SiC器件对比,发现SiC器件的性能优于Si器件。其次重点研究了基于datasheet建立的SiCMOSFET模型,通过曲线拟合在PSpice中建立器件的静态仿真模型,通过M语言的编写在Matlab软件中建立动态仿真模型。将仿真结果与datasheet中的数据进行对比验证,发现该模型能够准确反映SiC MOSFET的静、动态特性,为器件应用时的损耗计算、特性分析以及电力电子开关变换器的设计优化奠定了基础。

关键词：金属氧化物半导体场效应晶体管静、动态特性建模

基于SiC MOSFET的霍尔迁移率在片测试方法

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固体电子学研究与进展 2018年第2期38卷 90-94页

作者：刘岳巍杨瑞霞河北工业大学电子信息工程学院天津300130 石家庄铁道大学电气与电子工程学院石家庄050043

研究了一种霍尔迁移率在片测试方法,通过在片测量反型层电荷密度ns和反型层方块电阻Rs得到反型层载流子的霍尔迁移率。通过在待测芯片上固定一个环形磁体获得一个高强度磁场,并且测试磁体与芯片距离和磁场强度的关系。讨论了反型层电荷... 详细信息

研究了一种霍尔迁移率在片测试方法,通过在片测量反型层电荷密度ns和反型层方块电阻Rs得到反型层载流子的霍尔迁移率。通过在待测芯片上固定一个环形磁体获得一个高强度磁场,并且测试磁体与芯片距离和磁场强度的关系。讨论了反型层电荷密度ns和反型层方块电阻Rs的测试原理和方法,采用多次测量求导的办法,消除了霍尔电压测试过程中由于样品制备和测试系统的原因引入漂移电压,提高了测试精度。基于该方法完成测试平台搭建,并应用该测试平台完成了对SiC MOSFET样品霍尔迁移率的测试,得到了霍尔迁移率随栅极电压变化的关系。

关键词：霍尔迁移率在片测试碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管

基于SiC MOSFET的新型直线变压器驱动源设计

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电力电子技术 2020年第10期54卷 32-35页

作者：朱潮通徐向宇曹沛江锐中国科学院微电子研究所北京100029 北京市准分子激光工程技术研究中心北京100094 中国科学院大学北京100049

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... 详细信息

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。

关键词：金属氧化物半导体场效应晶体管变压器同步触发

抑制SiC MOSFET串扰的栅极驱动电路设计

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电力电子技术 2019年第9期53卷 60-62页

作者：刘畅伍思凯何凤有中国矿业大学电气与动力工程学院

相较于硅(Si)器件,碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)具有更高的开关频率,使得传统驱动下的SiCMOSFET桥臂串扰现象更加严重。为了抑制桥式电路中的串扰问题,在此基于有源串扰抑制方法,提出了一种改进型栅极驱动电路。首... 详细信息

相较于硅(Si)器件,碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)具有更高的开关频率,使得传统驱动下的SiCMOSFET桥臂串扰现象更加严重。为了抑制桥式电路中的串扰问题,在此基于有源串扰抑制方法,提出了一种改进型栅极驱动电路。首先,从理论上阐述了串扰产生的原理。其次,介绍了抑制串扰的驱动电路设计方法,分析了驱动电路的工作原理,给出了设计参数。最后搭建了双脉冲测试实验平台,通过实验验证了所提驱动电路对抑制串扰的有效性。

关键词：金属氧化物半导体场效应晶体管串扰桥式电路栅极驱动电路

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SiC MOSFET建模及驱动电路设计

电力电子技术 2018年第12期52卷 133-136页

作者：刘帆朱德文吴钫叶杰华中科技大学自动化学院湖北武汉430074 中核兰州铀浓缩有限公司甘肃兰州730065

碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作为一种新型的宽禁带半导体材料,拥有良好的高频开关性能,能够有效提升电力电子变换器的效率及功率密度。以某公司的一款SiC MOSFET全桥模块为基础,通过在Saber仿真软件中建模以及搭... 详细信息

碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作为一种新型的宽禁带半导体材料,拥有良好的高频开关性能,能够有效提升电力电子变换器的效率及功率密度。以某公司的一款SiC MOSFET全桥模块为基础,通过在Saber仿真软件中建模以及搭建双脉冲测试电路,验证驱动电阻对器件开关性能的影响。同时设计了基于ACPL-339J隔离光耦的驱动电路,重点介绍保护电路的设计,并给出桥臂串扰抑制电路的参数整定方法。最后通过搭建三相脉宽调制(PWM)整流器物理实验平台验证驱动电路的有效性,并且对仿真结论进行了实验验证。实验结果表明,所设计的驱动电路能满足SiC MOSFET高开关频率的驱动需求,对于桥臂串扰有明显抑制效果,能够保证系统稳定可靠运行。

关键词：金属氧化物半导体场效应晶体管驱动电路串扰抑制

电池保护电路中MOSFET器件常见失效机理研究

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电子产品可靠性与环境试验 2023年第2期41卷 21-27页

作者：容志滔黄雁工业和信息化部电子第五研究所广东广州511370

受限于电子设备的内部空间,电池保护电路中MOSFET器件通常采用晶圆级芯片规模封装(WLC-SP)。由于WLCSP的特点,电池保护电路中的MOSFET器件在生产、使用中会出现各种类型的失效模式和失效机理。介绍了采用WLCSP技术封装的MOSFET器件常用... 详细信息

受限于电子设备的内部空间,电池保护电路中MOSFET器件通常采用晶圆级芯片规模封装(WLC-SP)。由于WLCSP的特点,电池保护电路中的MOSFET器件在生产、使用中会出现各种类型的失效模式和失效机理。介绍了采用WLCSP技术封装的MOSFET器件常用的分析方法与设备,结合相关的失效案例,论述了芯片开裂、芯片工艺缺陷、芯片腐蚀和过电应力这4种常见的失效机理,为MOSFET器件及其他电子元器件的失效分析和问题解决提供一定的参考。

关键词：电池保护电路金属氧化物半导体场效应晶体管晶圆级芯片规模封装失效分析失效定位

基于SiC-MOSFET的三相谐振LLC变换器设计

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电力电子技术 2020年第10期54卷 10-12,26页

作者：庞云亭韦统振张国驹尹靖元中国科学院电工研究所北京100190 北京天诚同创电气有限公司北京100176

风能作为使用最广泛和发展最快的新兴可再生能源之一,风电机组中变桨充电器设计面临小型化与高功率密度的发展趋势,针对变桨充电器中DC/DC电路拓扑进行了分析研究,在选取碳化硅(SiC)-金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的基础上... 详细信息

风能作为使用最广泛和发展最快的新兴可再生能源之一,风电机组中变桨充电器设计面临小型化与高功率密度的发展趋势,针对变桨充电器中DC/DC电路拓扑进行了分析研究,在选取碳化硅(SiC)-金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的基础上,以三相谐振LLC电路拓扑为研究对象,对其设计方案进行了详细分析,并研制了基于SiC-MOSFET的三相谐振LLC变换器实验样机,通过对样机的实验研究验证了设计方案的准确性与合理性。

关键词：金属氧化物半导体场效应晶体管谐振变换器功率密度

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1200V碳化硅MOSFET设计

固体电子学研究与进展 2016年第6期36卷 435-438页

作者：黄润华陶永洪柏松陈刚汪玲刘奥李赟赵志飞宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室南京电子器件研究所南京210016

设计了一种阻断电压大于1 200V的碳化硅(SiC)MOSFET器件。采用有限元仿真的方法对器件的终端电场分布进行了优化。器件采用12μm厚、掺杂浓度为6e15cm-3的N型低掺杂区。终端保护结构采用保护环结构。栅压20V、漏压2V时,导通电流大于13A... 详细信息

设计了一种阻断电压大于1 200V的碳化硅(SiC)MOSFET器件。采用有限元仿真的方法对器件的终端电场分布进行了优化。器件采用12μm厚、掺杂浓度为6e15cm-3的N型低掺杂区。终端保护结构采用保护环结构。栅压20V、漏压2V时,导通电流大于13A,击穿电压达1 900V。

关键词： 4H型碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管终端保护界面态

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SiC MOSFET开关损耗模型

电力电子技术 2018年第8期52卷 31-33,85页

作者：董泽政吴新科盛况浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

相比于硅(Si)功率器件,碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)具有耐高温、耐高压、低导通电阻、快速开关等优势,能够极大提升开关速度、减小损耗。传统封装所引入的寄生电感(特别是共源极寄生电感)及SiC MOSFET自身特性参... 详细信息

相比于硅(Si)功率器件,碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)具有耐高温、耐高压、低导通电阻、快速开关等优势,能够极大提升开关速度、减小损耗。传统封装所引入的寄生电感(特别是共源极寄生电感)及SiC MOSFET自身特性参数的非线性现象对于SiC器件的损耗有待进一步评估。针对上述问题提出一种SiC MOSFET的开关损耗模型,并采用热学方法进行了开关损耗的测试。实验结果验证了该模型的准确性,为SiC MOSFET的电路设计提供指导和帮助。

关键词：金属氧化物半导体场效应晶体管封装开关损耗