SiCMOSFET静态温度特性研究
大电流下SiC MOSFET模块的暂态温度特性研究
电气传动2021年第51卷第8期ELECTRIC DRIVE 2021Vol.51No.8摘要：由于碳化硅（SiC ）的材料特性，在极端温度下，碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOS⁃FET ）相对传统硅基器件有突出优势。
目前对SiC MOSFET 暂态温度特性的研究，主要以单管小电流实验为主，大电流下暂态温度特性的研究还不充分。
为分析和验证大电流下暂态温度这一特性，在理论分析的基础上，以CREE 1200V/300A 半桥SiC MOSFET 模块为研究对象，通过双脉冲测试平台研究SiC MOSFET 模块及其驱动电路在不同温度环境下的暂态性能。
对比分析了不同温度下开关时间、开关损耗、电应力及电流、电压过冲的差异，实验结果对SiC MOSFET 模块在大电流下的选型和驱动设计具有一定的参考意义。
关键词：碳化硅（SiC ）；金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET ）；温度特性；模块；大电流中图分类号：TN32文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd20957Research on Temperature Dynamic Characteristics of SiC MOSFET Module with High CurrentLI Zhantao ，LU Haifeng（Department of Electrical Engineering ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ）Abstract:Due to the superior material properties of the silicon carbide （SiC ），SiC metal-oxide semiconductor field effect transistor （MOSFET ）have prominent advantages over silicon based devices at extreme temperatures.At present ，the experiment researches on temperature dynamic characteristics of SiC MOSFET are focused on low current level ，the researches on dynamic characteristics of the module at high current level are not enough.To test and analyze the characteristics on the high current level ，besides necessary theoretical analysis ，the double pulse test experiment based on the CREE 1200V/300A half bridge module was carried out.The dynamic characteristics of the SiC MOSFET module and its gate driver were tested at different temperatures.The parameters including switching time ，switching losses ，electrical stress ，overshoot of the current and voltage （d i /d t and d v /d t ）at different temperatures were compared and analyzed.The results of the research are useful for the selection and driver design of SiC MOSFET module on high current level.Key words:silicon carbide （SiC ）；metal-oxide semiconductor field effect transistor （SiC MOSFET ）；temperature characteristics ；module ；high current大电流下SiC MOSFET 模块的暂态温度特性研究李占涛，陆海峰（清华大学电机系，北京100084）基金项目：国家重点研发计划（2017YFB0102300）作者简介：李占涛（1997—），男，本科，Email ：随着宽禁带器件研究的逐步发展，基于SiC 尤其是SiC MOSFET 的电力电子器件，正在得到越来越广泛的应用。
SiC高功率MOSFET实验研究的开题报告
SiC高功率MOSFET实验研究的开题报告一、研究背景与意义随着电气化的不断推进，电力电子技术的发展也日新月异。
功率电子器件作为电力电子技术的核心，其性能的提升对于电力电子系统的性能至关重要。
SiC功率MOSFET具有低导通电阻、高工作温度、高开关速度等优点，使其成为当今研究的热点。
因此，深入研究SiC高功率MOSFET，探索其特性及其在电力电子系统中的应用，具有重要的理论和实践意义。
二、研究内容与方法本研究旨在对比分析SiC高功率MOSFET与其他普通功率MOSFET 的性能，深入研究SiC高功率MOSFET的特性及其在电力电子系统中的应用。
具体研究内容如下：1. 性能比较分析：对SiC高功率MOSFET与其他普通功率MOSFET 的导通、关断特性进行比较分析，并对比SiC高功率MOSFET与其它同类器件的优劣势。
2. 实验研究：根据SiC高功率MOSFET的工作特性，设计并搭建相应实验系统，进行功率热特性、电压电流特性等测试。
3. 分析应用场景：根据SiC高功率MOSFET的特性，探究该器件在不同的电力电子系统中的应用场景。
三、研究计划本研究计划分为三个阶段，具体计划如下：第一阶段（一个月）：文献调研，深入了解SiC高功率MOSFET的特性及其在电力电子系统中的应用场景。
第二阶段（两个月）：根据文献调研结果，设计并搭建SiC高功率MOSFET实验系统，进行性能测试。
第三阶段（一个月）：根据实验结果，分析SiC高功率MOSFET在不同场景下的应用情况，得出相关结论，并撰写论文。
四、预期成果1. 利用实验手段比较分析SiC高功率MOSFET与其他功率MOSFET 的性能。
2. 深入研究SiC高功率MOSFET的特性，探究其在不同场景下的应用情况。
3. 提供参考，为电力电子工程师和研究人员在实际应用中选择和应用SiC高功率MOSFET提供依据。
五、结论本研究将通过比较分析和实验研究，深入了解SiC高功率MOSFET 的特性，并探究其在电力电子系统中的应用场景，为SiC高功率MOSFET 的应用提供经验和参考。
碳化硅mosfet 新型导热材料
文章标题：探秘碳化硅MOSFET：新型导热材料的全面评估1. 引言碳化硅（SiC）MOSFET是一种新型的功率半导体器件，具有高温特性、高频特性和高功率特性，逐渐被广泛应用于电力电子领域。
而作为新型导热材料，碳化硅也在众多领域展现了优异的性能。
本文将就碳化硅MOSFET以及作为导热材料的应用进行深度评估。
2. 碳化硅MOSFET的特性碳化硅MOSFET相较于传统的硅MOSFET具有更高的击穿场强，更高的工作温度，更高的开关频率等特点，可用于高压和高频率的场合。
在电动车、电力系统等领域具有重要的应用前景。
3. 碳化硅作为导热材料的性能碳化硅具有优秀的导热性能，其热导率较硅大约3倍，而且随着温度的增加，碳化硅的热导率不会出现下降的趋势，因此在高温高功率电子器件中应用广泛。
碳化硅还具有很好的耐热性和抗氧化性能，稳定的化学性质，适用于各种恶劣环境。
4. 碳化硅MOSFET在电力电子领域的应用碳化硅MOSFET作为一种新型的功率半导体器件，其在电力电子领域扮演着重要的角色。
在交流传输系统和直流传输系统中，碳化硅MOSFET都展现了出色的性能，提高了功率密度和系统效率，同时也降低了系统的体积和成本。
5. 个人观点和理解作为碳化硅MOSFET和碳化硅作为导热材料的新型技术，在未来的电力电子领域和高温高功率电子器件中具有广阔的应用前景。
其优秀的性能和稳定的特性将对电力系统、电动车等领域产生深远的影响，也将推动电力电子技术的飞速发展。
6. 总结碳化硅MOSFET作为一种新型的功率半导体器件，以及碳化硅作为导热材料的特性与应用前景进行了全面评估。
值得注意的是，随着科技的发展，碳化硅技术将不断完善和应用扩大，对各种领域产生更多的积极影响。
通过上述深度评估，我们对碳化硅MOSFET及碳化硅作为导热材料的特性和应用有了更深入的理解，相信在未来的发展中将发挥越来越重要的作用。
长按来粘贴您的内容…碳化硅MOSFET作为新型的功率半导体器件，在电力电子领域具有巨大的潜力和应用前景。
《双面散热SiCMOSFET模块电、热特性研究与模块封装》范文
《双面散热SiC MOSFET模块电、热特性研究与模块封装》篇一一、引言随着电力电子技术的飞速发展，半导体器件在电力转换系统中的角色愈发重要。
SiC（碳化硅）材料因其高耐压性、低导通电阻及高导热性等特性，被广泛应用于高频、高功率的场合。
本文针对双面散热SiC MOSFET模块的电、热特性进行研究，并对模块封装进行深入探讨。
二、双面散热SiC MOSFET模块电特性研究双面散热SiC MOSFET模块的电特性主要表现在其开关速度、导通电阻以及反向恢复特性等方面。
该模块具有低导通电阻和快速开关速度的特点，使得其在高功率、高频率的应用场合中具有显著优势。
首先，双面散热设计通过提高散热面积和散热效率，有效降低了模块的工作温度，从而提高了其电性能的稳定性。
此外，SiC 材料的高耐压性使得该模块能够在更高的电压下工作，进一步拓宽了其应用范围。
其次，针对该模块的导通电阻和开关速度等电特性，我们进行了详细的实验研究和仿真分析。
通过对比不同驱动条件、温度和电流等因素对电特性的影响，我们得出了优化模块电性能的方案。
三、双面散热SiC MOSFET模块热特性研究双面散热SiC MOSFET模块的热特性研究主要关注其散热性能和温度分布。
通过建立热阻模型和温度场仿真，我们分析了模块在不同工作条件下的温度变化和热量传递过程。
双面散热设计通过增加散热面积和优化散热结构，有效提高了模块的散热性能。
同时，SiC材料的高导热性也使得模块在高温环境下仍能保持良好的工作性能。
此外，我们通过实验验证了双面散热设计的有效性，并得出了优化模块热性能的方案。
四、模块封装研究针对双面散热SiC MOSFET模块的封装，我们进行了材料选择、结构设计等方面的研究。
首先，我们选择了具有高绝缘性、高导热性和良好机械强度的封装材料。
其次，我们优化了封装结构，使得模块在满足电气性能的同时，具有更好的散热性能和机械强度。
在封装过程中，我们注重工艺控制和质量控制，确保每一道工序都符合要求。
碳化硅SiCMOSFET特性
碳化硅SiCMOSFET特性3.3 碳化硅SiC MOSFE Vd‐Id 特性SiC‐MOSFET 与IGBT 不同，不存在开启电压，所以从小电流到大电流的宽电流范围内都能够实现低导通损耗。
而Si‐MOSFET 在150℃时导通电阻上升为室温条件下的2 倍以上，与Si‐MOSFET 不同，SiC‐MOSFET的上升率比较低，因此易于热设计，且高温下的导通电阻也很低。
3.4 驱动门极电压和导通电阻SiC‐MOSFET 的漂移层阻抗比Si‐MOSFET 低，但是另一方面，按照现在的技术水平，SiC‐MOSFET的MOS 沟道部分的迁移率比较低，所以沟道部的阻抗比Si 器件要高。
因此，越高的门极电压，可以得到越低的导通电阻（Vgs=20V 以上则逐渐饱和）。
如果使用一般IGBT 和Si‐MOSFET 使用的驱动电压Vgs=10～15V 的话，不能发挥出SiC 本来的低导通电阻的性能，所以为了得到充分的低导通电阻，推荐使用Vgs=18V 左右进行驱动。
Vgs=13V 以下的话，有可能发生热失控，请注意不要使用。
文章来源：js/152.html3.5 Vg‐Id 特性SiC‐MOSFET 的阈值电压在数mA 的情况下定义的话，与Si‐MOSFET 相当，室温下大约3V（常闭）。
但是，如果流通几A 的话，需要的门极电压在室温下约为8V 以上，所以可以认为针对误触发的耐性与IGBT 相当。
温度越高，阈值电压越低。
3.6 Turn‐on 特性SiC‐MOSFET/SiC‐SBD 封装一体化产品SCH2080KE 和同规格等级的Si‐IGBT/Si‐FRD 封装一体化产品分别搭成半桥电路，通过感性负载双脉冲测试对开关波形进行比较。
SiC‐MOSFET 的Turn‐on 速度与Si‐IGBT 和Si‐MOSFET 相当，大约几十ns。
但是在感性负载开关的情况下，由通往上臂二极管的回流产生的恢复电流也流过下臂，由于各二极管性能的偏差，从而产生很大的损耗。
sic mosfet 器件手册解读
一、SIC MOSFET器件简介1. 介绍SIC MOSFET器件的基本结构和工作原理2. 分析SIC MOSFET器件的优势和应用领域二、SIC MOSFET器件的性能参数解读1. 主要包括导通特性、开关特性、静态特性和动态特性等方面的参数2. 对每个性能参数进行详细解读和分析三、SIC MOSFET器件的设计与制造工艺1. 介绍SIC MOSFET器件的设计流程和关键技术2. 分析SIC MOSFET器件的制造工艺及其对器件性能的影响四、SIC MOSFET器件在电力电子领域的应用1. 分析SIC MOSFET器件在变流器、逆变器、充电桩等领域的应用2. 探讨SIC MOSFET器件在电力电子领域的发展趋势五、SIC MOSFET器件的可靠性与封装技术1. 分析SIC MOSFET器件的可靠性测试技术和参数2. 探讨SIC MOSFET器件的封装技术及其对器件可靠性的影响六、SIC MOSFET器件的市场前景与发展趋势1. 分析SIC MOSFET器件在全球范围内的市场占有率和竞争态势2. 探讨SIC MOSFET器件的未来发展趋势和发展方向七、结语总结SIC MOSFET器件的特点和优势，展望其在未来的应用前景。
一、SIC MOSFET器件简介SIC MOSFET器件是一种新型的金属氧化物半导体场效应晶体管，基于碳化硅（SiC）材料制造。
相比传统的硅基MOSFET器件，SIC MOSFET器件具有更低的导通损耗、更快的开关速度、更高的工作温度和更好的耐压性能，适用于高压高温环境下的电力电子系统和射频功率放大器。
SIC MOSFET器件的工作原理是通过控制栅极电压来控制漏极电流，因而在电力电子领域有着广泛的应用前景。
SIC MOSFET器件的优势主要表现在以下几个方面：SIC MOSFET器件的导通损耗较低，能够显著降低功率器件在工作状态下的热量损失，提高整体功率系统的效率。
SIC MOSFET器件的开关速度非常快，开启和关闭时间短，这对于电路的稳定性和响应速度都有着显著的提升。
《双面散热SiCMOSFET模块电、热特性研究与模块封装》范文
《双面散热SiC MOSFET模块电、热特性研究与模块封装》篇一一、引言随着电力电子系统的不断发展和需求升级，半导体的散热性能成为了制约其效能发挥的关键因素之一。
作为新兴的高性能材料，碳化硅（SiC）因其优越的物理、电学特性，被广泛应用于现代电力电子系统中的MOSFET模块。
本篇研究主要围绕双面散热SiC MOSFET模块的电、热特性以及其模块封装技术进行探讨。
二、SiC MOSFET模块电特性分析1. 工作原理与基本构成SiC MOSFET模块以其独特的结构和工作原理，在电力电子系统中发挥着重要作用。
其基本构成包括SiC MOSFET芯片、散热基板、封装材料等。
在工作过程中，通过控制栅极电压，实现对源极和漏极的开关控制。
2. 电性能优势相比传统的硅（Si）基MOSFET，SiC MOSFET具有更高的工作温度、更低的导通电阻和更高的开关速度等优势。
这些优势使得SiC MOSFET在高温、高频率的应用场景中具有显著的优势。
三、双面散热设计与热特性分析1. 双面散热设计为提高SiC MOSFET模块的散热性能，我们采用了双面散热设计。
通过在模块的上下两侧分别设置散热基板，有效地提高了模块的散热效率，降低了工作过程中的温度上升。
2. 热特性分析双面散热设计使得SiC MOSFET模块的热特性得到了显著改善。
在高温环境下，模块的温升速率明显降低，延长了模块的使用寿命。
同时，良好的散热性能也保证了模块在长时间工作过程中的稳定性。
四、模块封装技术探讨1. 封装材料与工艺为保证SiC MOSFET模块的电气性能和机械强度，我们选用了具有良好导热性、绝缘性和机械强度的封装材料。
在封装工艺上，我们采用了先进的封装技术，确保了模块的可靠性和稳定性。
2. 封装优势通过优化封装工艺，我们实现了SiC MOSFET模块的小型化、轻量化和高集成度。
这不仅降低了系统的制造成本，还提高了系统的整体性能。
同时，良好的封装工艺也保证了模块在恶劣环境下的可靠性和稳定性。
车规级1.2kV SiC MOSFET特性和可靠性研究
车规级1.2kV SiC MOSFET特性和可靠性研究车规级1.2kV SiC MOSFET特性和可靠性研究随着电动车市场的不断扩大和能源效率的提高，功率器件的研发成为了一个关键的领域。
在功率器件中，SiC (碳化硅) MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）作为一种新型材料的器件，因其高功率密度、低导通电阻和低开关损耗等优势，受到了广泛的关注。
车规级1.2kV SiC MOSFET的特性和可靠性研究成为了当前的研究热点之一。
车规级1.2kV SiC MOSFET是指适用于汽车电子系统、工业驱动和航空航天等领域的SiC MOSFET，其耐压等级达到了1.2千伏。
下面将从特性和可靠性两个方面来探讨这一领域的研究进展。
首先，车规级1.2kV SiC MOSFET具有许多优异的特性。
首先，相比于传统的硅功率器件，SiC MOSFET具有更低的导通电阻，能够提供更高的功率密度。
其次，SiC MOSFET具有更低的开关损耗，能够提高系统的能效。
此外，SiC MOSFET还具有更高的工作温度范围和更好的抗辐射能力，适用于各种恶劣的工作环境。
最后，SiC MOSFET的开关速度更快，能够实现更高的工作频率，有助于减小系统尺寸。
其次，可靠性是车规级1.2kV SiC MOSFET研究中的另一个重要方面。
由于在实际应用中，功率器件通常需要长时间连续工作，因此其可靠性显得尤为重要。
研究发现，车规级1.2kV SiC MOSFET的可靠性受到一些因素的影响。
首先，温度是车规级1.2kV SiC MOSFET可靠性的一个关键因素。
高温会导致电子迁移变差和热应力增大，进而影响器件的性能和寿命。
因此，在实际应用中应该采取措施来控制器件的工作温度，以提高其可靠性。
其次，电压应力也是车规级1.2kV SiC MOSFET可靠性的一个重要因素。
过高的电压应力会导致电场加剧和漏电变大，从而影响器件的性能和可靠性。
因此，合理设计电源系统以降低电压应力是提高器件可靠性的关键。
SiC MOS器件和电路温度特性的研究
SiC MOS器件和电路温度特性的研究SiC MOS器件和电路温度特性的研究摘要：随着电子设备的不断发展，对功率电子器件的需求也越来越高。
SiC（硅碳化物）MOS（金属氧化物半导体）器件作为一种新兴的功率电子器件，具有高温、高速、高效率等优点，被广泛应用于能源转换和高温工况下的电力电子应用。
本文将重点研究SiC MOS器件和电路的温度特性，探讨其在高温环境下的性能和可靠性。
1. 引言SiC MOS器件由碳化硅材料制成，相对于传统的硅(Si)功率器件而言，具有较高的耐温性能和更好的导电性能。
随着电子设备对温度稳定性的要求越来越高，SiC MOS器件应运而生。
它不仅能在高温下保持出色的性能，还能实现更小的体积和更高的功率密度。
因此，研究SiC MOS器件和电路的温度特性对于进一步改进功率电子器件的性能具有重要意义。
2. SiC MOS器件与传统硅器件的比较SiC MOS器件与传统的硅功率器件相比，在高温环境下具有许多优势。
首先，SiC MOS器件的导热性能更好，可以承受更高的温度。
其次，SiC MOS器件的击穿电压更高，能够在更高的电压下工作，应用范围更广。
此外，SiC MOS器件具有较低的开关损耗和更高的开关频率，相比之下能够更高效地转换电能。
因此，研究SiC MOS器件的温度特性对于提高功率电子器件的可靠性和性能至关重要。
3. SiC MOS器件和电路的温度特性SiC MOS器件和电路在高温环境下的性能表现得相对较好。
首先，SiC MOS器件具有较低的导通电阻和较高的开关速度，从而在高温环境下能够更快速地响应和传输信号。
其次，SiC MOS器件具有更高的耐击穿电压，能够承受更高的电压工作条件。
此外，SiC MOS器件的导热性能较好，能够更好地散热，确保器件在高温环境下的可靠性。
温度对SiC MOS器件的导通特性和开关特性影响相对较小，在一定范围内仍能保持良好的性能。
4. 温度对SiC MOS器件和电路可靠性的影响SiC MOS器件和电路在高温环境下的可靠性是研究的一个重要方向。
SiC MOSFET模块结温监测研究
第19卷第3期电 源学报Vol. 19 No. 3 2021年5 月Journal of Power Supply May 2021 DOI：10.13234/j.issn.2095-2805.2021.3.169 中图分类号：T M23文献标志码：ASiC MOSFET模块结温监测研究李凌云 '何芹芹\黄德雷3(1.江苏省宿迁经贸高等职业技术学校，宿迁223600; 2.江苏科技大学电子信息学院，镇江212003;3.中国矿业大学电气与动力工程学院，徐州221116)摘要：碳化硅金属氧化物半导体场效应管SiC M O S F E T(silicon carbide metal oxide semiconductor field effect transistor)以其优异的材料特性成为一种很有前景的高功率密度和高效率器件，而结温是其设计和工作的一个重要参数，也是健康状态的重要指标。
为了状态监控的需求,提出一种受自热影响较少的基于准阈值电压的结温提取方法。
首先，从理论层面证实了阈值电压V th与温度有良好的线性关系，具有负的温度敏感度。
然后，实验观察了外部驱动电阻R〇e x t对V h的影响。
最后，结合智能驱动提出了获取准阈值电压的电路，实验结果证实了所提方法的可行性。
关键词：结温提取；碳化硅（SiC);金属氧化物半导体场效应管（M O S F E T);阈值电压Study on Junction Temperature Monitoring of SiC MOSFET ModuleLI Lingyun1,2,HE Qinqin1,HUANG Delei3(1. Suqian Economic and Trade Higher Vocational Technical School of Jiangsu, Suqian 223600, China; 2. School of Electronics and Information, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China; 3. School of Electrical and Power Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China)Abstract： Owing t o i t s excellent material properties, silicon carbide metal oxide semiconductor field effect tra-nsistor (SiC M O S F E T) i s becoming a promising device with high power density and high efficiency. As an important design and operating parameter, junction temperature i s also an important indicator of health status. For the purpose of state monitoring,a junction temperature extraction method based on quasi-threshold voltage was proposed in this paper, which i s less affectedby self-heating. F i r s t, i t was theoretically and experimentally proved that the threshold voltage V t h showed a good linearity with temperature, and this relationship had a negative temperature s e nsitivity. Then, the effect of external drive resistor R G e x t on V t h was observed experimentally. Finally, the circuit for obtaining the quasi-threshold voltage was put forward in combination with the intelligent drive, and the feasibility of the proposed method was verified by experimental r e s u lts.Keywords: junction temperature extraction; silicon carbide (SiC); metal oxide semiconductor field effect transistor (M O S F E T); threshold voltage近年来，碳化硅SiC(silicon carbide)功率器件 以其优异的材料特性受到电力电子行业的广泛关 注。
《双面散热SiCMOSFET模块电、热特性研究与模块封装》范文
《双面散热SiC MOSFET模块电、热特性研究与模块封装》篇一一、引言随着电力电子技术的快速发展，SiC（碳化硅）材料因其出色的导热性能和耐高压能力，在电力电子领域的应用日益广泛。
双面散热SiC MOSFET模块以其高效的散热性能和稳定的电性能，在高压、大电流的场合中表现出显著的优势。
本文旨在研究双面散热SiC MOSFET模块的电、热特性，并探讨其模块封装技术。
二、双面散热SiC MOSFET模块电特性研究1. 模块结构与工作原理双面散热SiC MOSFET模块采用双面散热设计，通过在模块的上下两侧设置散热片，有效提高了模块的散热性能。
该模块的电性能主要由SiC MOSFET器件决定，其工作原理是基于场效应晶体管的开关特性。
2. 电性能参数分析双面散热SiC MOSFET模块具有低导通电阻、低开关损耗、高开关频率等电性能参数。
在导通状态下，其电阻损失较小，有利于提高系统效率。
在开关过程中，其快速的开关速度和低损耗有利于减小系统温升。
3. 驱动与保护电路设计针对双面散热SiC MOSFET模块，需要设计合适的驱动与保护电路。
驱动电路应具备快速响应、低噪声、高可靠性等特点，以保证模块的正常工作。
保护电路则应具备过流、过压、过热等保护功能，以防止模块因过载或异常工作而损坏。
三、双面散热SiC MOSFET模块热特性研究1. 传热路径与热阻分析双面散热SiC MOSFET模块的传热路径主要通过上下两面的散热片进行，热量通过SiC MOSFET器件、模块基板、散热片等逐级传递，最终散发到空气中。
模块的热阻包括器件热阻、基板热阻和散热片热阻等，这些热阻的大小直接影响模块的散热性能。
2. 温度分布与控制在模块工作时，通过合理的散热设计和温度控制，可以保证模块的温度分布均匀，避免局部过热。
同时，通过监测模块的温度，可以实时调整散热风扇的转速或采取其他降温措施，以保证模块在安全温度范围内工作。
四、模块封装技术探讨1. 封装材料选择双面散热SiC MOSFET模块的封装材料应具备优良的导热性能、机械强度和电气绝缘性能。
碳化硅MOSFET器件特性的研究
碳化硅MOSFET器件特性的研究碳化硅MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)是一种使用碳化硅材料制造的半导体器件，广泛应用于功率电子领域。
与传统的硅MOSFET相比，碳化硅MOSFET具有许多优势，包括更高的工作温度、更低的开关损耗和更高的开关频率。
因此，碳化硅MOSFET的研究非常重要，对其特性进行深入研究可以帮助工程师和研发人员更好地应用此器件。
首先，碳化硅MOSFET的高温特性是其最大的优点之一、由于碳化硅MOSFET具有较高的热导率和较低的材料损耗，因此它能够在更高的温度下工作而不会出现性能退化。
这使得碳化硅MOSFET非常适合在高温环境中应用，例如航空航天、汽车电子和工业电力等领域。
其次，碳化硅MOSFET具有更低的开关损耗。
由于碳化硅材料的电子迁移率较高，电子在其中的移动速度较快。
因此，碳化硅MOSFET的开关速度可以更快，从而减少了开关过程中的损耗。
这使得碳化硅MOSFET在高频应用和需要高效能转换的功率电子系统中具有潜力。
此外，碳化硅MOSFET还具有更高的开关频率。
由于碳化硅材料的载流子迁移率较高，其响应速度更快，可以快速开启和关闭。
这使得碳化硅MOSFET在高频应用中具有较低的开关损耗和更高的效率。
然而，碳化硅MOSFET也存在一些挑战需要克服。
首先，碳化硅材料的制造成本较高，限制了其在大规模生产中的应用。
其次，碳化硅MOSFET在低温下的性能不如硅MOSFET稳定。
因此，在一些极端环境下，如极低温或极高温下，可能需要额外的设计和工艺来保证器件的正常工作。
总之，碳化硅MOSFET是一种具有许多优势的新型功率电子器件。
研究其特性对于推动其应用及解决潜在的问题非常重要。
通过深入了解其高温特性、开关损耗和开关频率等方面，可以帮助工程师和研发人员更好地应用碳化硅MOSFET，促进功率电子技术的发展。
碳化硅MOSFET静态特征参数及寄生电容的高温特性研究
碳化硅 ＭＯＳＦＥＴ 静态特征参数及寄生电容的 高温特性研究
徐 鹏， 柯俊吉， 赵志斌， 谢宗奎， 魏昌俊
（ 华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室， 北京 １０２２０６）
摘要： 为了获取碳化硅 （ ＳｉＣ） ＭＯＳＦＥＴ 功率器件静态特性及寄生电容随温度的变化规律， 以 Ｃｒｅｅ 公司第二 代 １２００Ｖ ／ ３６Ａ 碳化硅 ＭＯＳＦＥＴ 为研究对象， 利用 Ａｇｉｌｅｎｔ Ｂ１５０５Ａ 功率器件分析仪 ／ 曲线追踪仪在不同温度下 对器件的静态特性及寄生电容进行测量。 并基于已有硅 （ Ｓｉ） ＭＯＳＦＥＴ 的静态特性理论， 结合碳化硅材料的 温度特性， 详细分析了碳化硅 ＭＯＳＦＥＴ 静态特征参数的温度特性。 研究结果表明碳化硅 ＭＯＳＦＥＴ 的跨导具有 与硅器件完全不同的温度特性， 并且相比于第一代碳化硅 ＭＯＳＦＥＴ， 第二代器件的泄漏电流表现出更低的温 度依赖性。 然而随着温度升高， 第二代碳化硅 ＭＯＳＦＥＴ 的导通电阻较第一代增长更快， 但增长依旧远低于硅 ＭＯＳＦＥＴ。 关键词： 碳化硅 ＭＯＳＦＥＴ； 温度特性； 理论分析； 实验测量 中图分类号： ＴＭ５６４ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００７ － ２６９１ （２０１８） ０４ － ００１７ － ０８
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｈｏｗ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｐａｒａｓｉｔｉｃ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ （ ＳｉＣ） ＭＯＳＦＥＴ ｐｏｗｅｒ ｄｅｖｉｃｅｓ ｖａｒｙ ｗｉｔｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｈｏｓｅ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ⁃ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ｐｏｗｅｒ ＭＯＳＦＥＴ ｏｆ Ｃｒｅｅ ａｓ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｂｊｅｃｔ． Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｔｓ ｓｔａｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｐａｒａｓｉｔｉｃ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｂｙ ｕ⁃ ｓｉｎｇ Ａｇｉｌｅｎｔ Ｂ１５０５Ａ ｐｏｗｅｒ ｄｅｖｉｃｅ ａｎａｌｙｚｅｒ ／ ｃｕｒｖｅ ｔｒａｃｋｅｒ． Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ （ Ｓｉ） ＭＯＳＦＥＴｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ＭＯＳＦＥＴ’ ｓ ｓｔａｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ⁃ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ｐｏｗｅｒ ＭＯＳＦＥＴ ｏｆ Ｃｒｅｅ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈａｔ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ， ａｎｄ ｉｔｓ ｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｌｏｗｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｙ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ⁃ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｔｈｅ ｏｎ⁃ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ⁃ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ＭＯＳＦＥＴ ｇｒｅｗ ｆａｓｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ⁃ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ， ｗｈｉｌｅ ｉｔｓ ｇｒｏｗｔｈ ｗａｓ ｓｔｉｌｌ ｍｕｃｈ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｐｏｗｅｒ ＭＯＳＦＥＴ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ＭＯＳＦＥＴ； ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ； ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｅｓ； ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
SiC MOSFET、Si CoolMOS和IGBT的特性对比及其在DAB变换器中的应用
SiC MOSFET、Si CoolMOS和IGBT的特性对比及其在DAB变换器中的应用梁美;郑琼林;可翀;李艳;游小杰【摘要】碳化硅(SiC)半导体器件由于其宽禁带材料的优良特性受到了广泛关注.SiC半导体器件作为一种新型器件,对其与Si半导体器件的特性对比及评估越来越有必要.本文主要对比了SiC MOSFET、Si CoolMOS和IGBT的静态特性.并搭建了基于Buck变换器的测试平台,测试条件为输入电压为400V,电流为4～ 10A,对比了三种器件的开关波形、开关时间、开关损耗、dv/dt、di/dt以及内部二极管的反向恢复特性.设计了一台2kW的双主动全桥(DAB)变换器的实验样机,对比了应用三种器件的DAB变换器的理论效率和实测效率.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)012【总页数】10页(P41-50)【关键词】SiC MOSFET;CoolMOS;IGBT;特性;DAB变换器【作者】梁美;郑琼林;可翀;李艳;游小杰【作者单位】北京交通大学电气工程学院北京 100044;北京交通大学电气工程学院北京 100044;华北水利水电大学电力学院郑州 450046;北京交通大学电气工程学院北京 100044;北京交通大学电气工程学院北京 100044【正文语种】中文【中图分类】TN409近些年，碳化硅（Silicon Carbide，SiC）半导体器件因其材料具有击穿电场高、载流子饱和漂移速度快、热稳定性好及热导率高等优势[1-3]，可提高电力电子变换器的性能，引起了国内外学者的广泛关注。
目前，商用的SiC半导体器件有SiC肖特基二极管、SiC JFET及SiC MOSFET。
由于SiC肖特基二极管的反向恢复特性好于Si二极管，将其应用于PFC电路或逆变器中，效率得到明显提高[4-6]。
SiC JFET是目前最成熟的SiC半导体器件，其开关速度和开关损耗均优于Si MOSFET和IGBT[7-9]。
Detail Study of SiC MOSFET Switching Characteristics
Helong Li, Stig Munk-Nielsen
Department of Energy Technology Aalborg University Aalborg, Denmark hel@et.aau.dk, smn@et.aau.dk
Voltage/V
400 200 0 -200 0 0.5
Rg=2Ω Rg=5Ω Rg=10Ω Rg=20Ω
1 t/s Drain Current 1.5 x 10 2
‐7
Rg=2Ω Rg=5Ω Rg=10Ω Rg=20Ω
1 t/s Drain Current 1.5 x 10 2
-7
40 30 Current/A 20 10 0 -10 0 x 10 4 3 Eon/J Eoff/J
-7 -4
Drain Source Voltage 600 Voltage/V 400 200 0 -200 0 0.5 1 t/s Drain Current 1.5 x 10 2
-7
Drain Source Voltage
1.5 x 10
2
-7
40 30 Current/A 20 10 0 -10 0 x 10 4 3 Eon/J 2 1 0 -1 0 0.5 1 t/s 1.5 x 10 2
resistance. Afterwactance influence on the switching characteristics of SiC MOSFETs is studied, including the switching loop stray inductance and common source inductance. Both the gate driver and stray inductance impact on the switching performance of SiC MOSFETs can be directly seen from the experiment waveforms. Switching losses is analyzed according to the experiment results. Finally some guidelines are concluded. II. GATE DRIVER INFLUENCE ON SWITCHING CHARACTERISTICS
4H_SiCMOSFET的温度特性研究_徐昌发
图 3 饱和漏电流随温度的变化图
图 4 阈值电压随温度的变化图
图 2 MOSFET 的输出特性图
3121 MOSFET 温度特性的模拟
温度为 300K时 ,4H2SiC MOSFET 的输出特性如 图 2. 在 Vgs = 0V 时 ,MOSFET 的漏电流也为 0 (输出 曲线与横坐标重合) ,说明此时器件表面不存在导电 沟道 ,处于“截止状态”,在 Vgs = 1V 时 ,出现漏电流 , 由此可知 300K时器件的阈值电压小于 1V. 图 3 是 温度从 250K 到 700K 变化时 , 器件的饱和漏电流 ( Idss ) 随温度的变化曲线. 在 800 K 时 ,模拟结果显示 器件还具有良好的输出特性. 图 3 中 ,饱和漏电流随
关键词 : 4H2SiC , MOSFET PACC : 7280 , 5701 , 5841
11 引 言
SiC 材料具有高击穿电场 (4 ×106VΠcm) ,高饱和 电子漂移速率 (2 ×107 cmΠs) ,高热导率 (419WΠcm·K) 等优良特性[1] ,已引起电子材料和微电子技术领域 的广泛关注. 目前 ,国外已经研制出许多 SiC 器件和 电路以应用于高温 、高功率和强辐射等环境中 ,而在 这些条件下 ,普通半导体材料器件和电路是难以胜 任的 (如宇航 、国防 、石油勘探 、高温辐射等领域) , SiC 器件具有工作于这些极端条件下的能力 ,特别 是在高温高功率方面 ,SiC MOSFET 等器件的性能远 远超出同类 Si 器件 ,这使得 SiC 材料和器件成为微 电子技术的研究热点和重要前沿 ,在国民经济和军 事等诸多领域有着广泛的应用前景.
SiC-MOSFET特征及与Si-MOSFET、IGBT的区别
功率转换电路中的晶体管的作用非常重要，为进一步实现低损耗与应用尺寸小型化，一直在进行各种改良。
SiC功率元器件半导体的优势前面已经介绍过，如低损耗、高速开关、高温工作等，显而易见这些优势是非常有用的。
本章将通过其他功率晶体管的比较，进一步加深对SiC-MOSFET的理解。
SiC-MOSFET的特征SiC-SBD的章节中也使用了类似的图介绍了耐压覆盖范围。
本图也同样，通过与Si功率元器件的比较，来表示SiC-MOSFET的耐压范围。
目前SiC-MOSFET有用的范围是耐压600V以上、特别是1kV以上。
关于优势，现将1kV以上的产品与当前主流的Si-IGBT来比较一下看看。
相对于IGBT，SiC-MOSFET降低了开关关断时的损耗，实现了高频率工作，有助于应用的小型化。
相对于同等耐压的SJ-MOSFET（超级结MOSFET），导通电阻较小，可减少相同导通电阻的芯片面积，并显著降低恢复损耗。
下表是600V～2000V耐压的功率元器件的特征汇总。
雷达图的RonA为单位面积的导通电阻（表示传导时损耗的参数），BV为元器件耐压，Err为恢复损耗，Eoff为关断开关的损耗。
SiC已经很完美，在目前情况的比较中绝非高估。
下一篇将结合与SJ-MOSFET和IGBT的比较，更详细地介绍SiC-MOSFET的特征。
功率晶体管的结构与特征比较继前篇内容，继续进行各功率晶体管的比较。
本篇比较结构和特征。
功率晶体管的结构与特征比较下图是各功率晶体管的结构、耐压、导通电阻、开关速度的比较。
使用的工艺技术不同结构也不同，因而电气特征也不同。
补充说明一下，DMOS 是平面型的MOSFET，是常见的结构。
Si的功率MOSFET，因其高耐压且可降低导通电阻，近年来超级结（Super Junction）结构的MOSFET（以下简称“SJ-MOSFET”）应用越来越广泛。
关于SiC-MOSFET，这里给出了DMOS结构，不过目前ROHM已经开始量产特性更优异的沟槽式结构的SiC-MOSFET。
SiC MOSFET静态性能及参数温度依赖性的实验分析及与Si IGBT的对比
teristic of SiC MOSFET Static Performance Based on Comparative Analysis with Si IGBT
MA Qing, RAN Li , HU Borong , ZENG Zheng, LIU Qingyang
和 S i-IG B T 在 PN 存在 个数量 的
时 ，流过电极的泄漏电流 。
合时间， 会形成相应的拖尾电流， 使关断损耗提高。
1 .2 .2 载 流 子 迁 移 率
1 . 2 器件静态特性主导因素
功率器件相关的基本性质， 与 能 带宽度、 本征 载流子浓度、 载流子迁移率、 碰撞电离系数、 介电常 数、 导热率、 电子亲和力等多个物理本质因素有关。 针对温度依赖特性的功率器件静态特性和寄生参 数， 重点分析以下主导因素。
1 .2 .1 本彳正载流子浓度
载流子迁移率描述了载流子在半导体中发生 漂移的难易程度， 表征单位场强作用下载流子的平 均 漂 移 速 度 ，与半导体内的多个物理参数密切相 关 。载流子迁移率可表示为载流子类型（ 电子或空 穴） 、 掺杂浓度和结温的函数。在低掺杂浓度（ 小于
101 5 cm -3) 情 况 下 ， SiC MOSFET 和 Si IGBT 漂移区
IGBT 对 比 ， 分析了其静态特性及寄生参数受温度的影响， 并在％5 5 ( 至 1 6 5 ( 准 确 测 量 了 包 括 阈 值 电 压 、 导通电
阻、 泄漏电流、 输出特性及寄生参数在内的多个参数， 实验结果符合理论分析。 根据实验结果分析了各项性能参 数的温度敏感性， 结 果 表 明 ： SiC M0SFET 静 态 性 能 及 参 数 与 温 度 具 有 极 强 的 相 关 性 ； 与 Si IGBT 相 比 ， 温度依 赖性更为明显， 并 且 能 够 为 器 件 结 温 测 量 及 SiC M 0SFET 电 力 电 子 系 统 状 态 监 测 提 供 理 论 依 据 与 实 验 基 础 。 关键词： SiC MOSFET; IGBT;静 态 性 能 ； 寄生参 数 ； 结温； 状态监测
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第５ １卷 第 ８期
２ Ｏ ｌ ７年 ８月
电 力 电 子 技 术
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ
Ｖｏ １ ． ５ １ ，Ｎｏ ． ８ Ａｕ ｇ ｕ ｓ ｔ ２ ０ １ ７
Ｓ ｉ Ｃ ＭＯＳ Ｆ Ｅ Ｔ静态温度特性研究
汪 洋 １ ， ２ ，卢 志 飞 １ ， ２ ，李世 强 １ ， ２ ，李 剑 波
关 键词 ： 金 属 氧化 物半 导体 场效 应 晶体 管 ；碳 化硅 ；静 态特 性 中图分类号 ： Ｔ Ｎ ３ ８ ６ ． １ 文献标识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ — １ ０ ０ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） ０ ８ — ０ ０ ２ ０ — ０ ４
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ Ｓ ａｔ ｔ ｅ Ｔｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｉ Ｃ Ｍ ＯＳ Ｆ ＥＴ
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度 特 性实 验 结果 。 建立了 Ｓ ｉ Ｃ ＭＯ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ静 态等 效 电路模 型 ， 最 后对 该 模 型进 行 了验 证 。结 果 表 明 ， 温度对 Ｓ ｉ Ｃ
ＭＯ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ静态 特性 及参数 的影 响较为 明显 。 所பைடு நூலகம் 立 的等 效 电路模 型能 正确 反 映 Ｓ ｉ Ｃ ＭＯ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ的静 态特 性 。
ｉ ｆ ｒ ｓ ｌ ｔ ｙ ． Ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｓ ｈ ｏ ｌ ｄ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ， ｎ ｓ — ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ， ｏ ｎ － ｓ ａｔ ｔ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｌ ａ ｇ ａ ｔ ｅ ｒ ｅ —
（ １ ． 国网浙 江 省 电力公 司舟 山供 电公司 ，浙江 舟 山 ３ １ ６ ０ ２ １ ；
２ ． 浙 江舟 山海 洋输 电研 究 院有 限公 司 ，浙江 舟 山 ３ １ ６ ０ ２ １ ）
摘要： 以实 际 碳化 硅 （ ｓ ｉ ｃ） 金 属氧 化 物 半导 体 场 效应 晶 体管 （ ＭＯ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ ） 器 件 为对 象 ， 首 先 测试 了不 同温 度 下 的 转移 和 输 出特性 ， 获 取 了温度 对 其 阈值 电压 、 跨导、 导通 电阻和 内栅极 电阻 的影 响 规律 ， 接 着 基 于所 得 到 的温