寬禁帶功率半導體器件損耗研究.pdf

1、與傳統硅(Si)功率器件相比，寬禁帶功率半導體器件有很多出色的性能，其中碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)功率器件應用越來越廣泛，有可能在未來全面替代Si功率器件而成為下一代功率半導體器件。目前對寬禁帶功率半導體器件性能的研究還不夠完善，不同器件制造商所提供器件手冊的測試條件各異，一些器件特性數據未提供，無法在相同測試條件下對GaN、SiC、Si三種材料的功率器件進行特性分析和比較。寬禁帶功率半導體器件應用中最大的挑戰是高速開關下寄生參

2、數對器件特性的影響更加顯著，為了分析寄生參數對開關特性的影響需要建立寬禁帶半導體器件解析模型，而目前高耐壓GaN功率晶體管中采用的共柵共源結構解析模型研究還很不成熟。
　　本文從器件損耗的角度，在不同條件下對SiC MOSFET、GaN功率晶體管及Si功率器件做詳細的測試、比較和分析。文中首先測試了不同驅動電壓、驅動電阻、電流、溫度下SiC MOSFET、GaN功率晶體管及Si功率器件的導通特性和開關特性，并進行導通損耗和開關損耗

3、計算，對寬禁帶功率半導體器件損耗隨著驅動電壓、驅動電阻、電流、溫度的變化規律進行了分析。然后在逆變器應用中對不同器件工作狀態進行分析進而對器件整體損耗進行仿真計算及實驗。此外，GaN功率晶體管存在反并二極管關斷時的電壓尖刺過高，閾值電壓低且驅動回路易受干擾的問題，本文給出了應用中的注意事項。最后，本文針對共柵共源結構GaN功率晶體管進行開關過程分析及建模，考慮了共柵共源結構中PCB和引線寄生電感以及器件結電容，計算得出共柵共源結構GaN