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电力电子变换器SiC MOSFET器件特性与驱动电路设计技术.docx
资料介绍
电力电子变换器SiC MOSFET器件特性与驱动电路设计技术
1 引言
碳化硅（SiC）MOSFET是宽禁带功率器件的代表，具有高耐压、低导通电阻、高开关速度和高温工作能力等显著优势，正在电力电子变换器中加速替代传统Si IGBT和Si MOSFET。SiC MOSFET的禁带宽度是Si的3倍，击穿电场强度是Si的10倍，热导率是Si的3倍，这些物理特性使SiC MOSFET在高压、高频和高温应用中具有天然优势。然而，SiC MOSFET的驱动电路设计需要特别注意其独特的开关特性，包括高dv/dt引起的串扰问题、米勒效应和栅极振荡等。本章将系统阐述SiC MOSFET的器件特性、开关行为、驱动电路设计要点以及关键保护技术，为SiC MOSFET在变换器中的应用提供系统指导。
2 SiC MOSFET器件特性
2.1 静态特性
SiC MOSFET的静态特性包括输出特性和转移特性。输出特性，SiC MOSFET的导通电阻Rds(on)随温度升高而增大，典型温度系数为+3000~+4000 ppm/°C，在高温下导通损耗增大，但SiC MOSFET的Rds(on)绝对值远低于Si MOSFET，在高压下优势明显。转移特性，SiC MOSFET的阈值电压Vth在2~4 V范围内，随温度升高略有下降，在高温下更容易导通，在驱动电路设计时需考虑负压关断，防止高温下误开通。
2.2 动态特性
SiC MOSFET的动态特性由寄生电容决定，包括栅漏电容Cgd、栅源电容Cgs和漏源电容Cds。Cgd（米勒电容）在开关过程中产生米勒效应，在开通时，Cgd的充放电导致栅极电压出现米勒平台，在关断时，Cgd的充放电影响关断速度。Cgd的电压依赖性很强，在低压时远大于高压时，在设计驱动电路时需考虑Cgd的非线性特性。
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