1 200 V碳化硅MOSFET與硅IGBT器件特性對比性研究

李　磊，寧圃奇，溫旭輝，張　棟

（1.北京電動車輛協同創新中心，北京100081；2.中國科學院電工研究所，北京100190；3.中國科學院電力電子與電氣驅動重點實驗室（電工研究所），北京100049）

1 200 V碳化硅MOSFET與硅IGBT器件特性對比性研究

李磊1，2，3，寧圃奇1，2，3，溫旭輝1，2，3，張棟1，2，3

（1.北京電動車輛協同創新中心，北京100081；2.中國科學院電工研究所，北京100190；3.中國科學院電力電子與電氣驅動重點實驗室（電工研究所），北京100049）

搭建了輸出特性測試電路、漏電流測試電路、雙脈沖測試電路和Buck電路，對1 200 V SiC MOSFET 和Si IGBT的輸出特性、漏電流、開關特性和器件損耗進行了對比研究，分析了SiC MOSFET的主要優缺點。分析結果表明，SiC MOSFET在高溫條件下依然擁有穩定的阻斷能力；在同樣的工作條件下，SiC MOSFET損耗更小，適合在高頻率、大功率場合下使用；SiC MOSFET的跨導低，導通電阻大，所以門極驅動電壓需要比較大的擺幅（-5/+20 V）；由于開關速度很快，SiC MOSFET對線路雜散參數更加敏感。

碳化硅；輸出特性；漏電流；雙脈沖測試；Buck電路

引言

硅（Si）電力電子器件的性能逐漸接近材料理論極限。目前，商業化的Si IGBT最高耐壓為6.5 kV［1］。由于關斷時的拖尾電流會造成比較大的損耗，采用Si IGBT的大功率電力電子變流器在硬開關的條件下，最高開關頻率僅為幾kHz。因此，在大多數的中等電壓等級（6.5～10 kV）應用中，變流器為了實現較高的開關頻率，常常采用較低電壓等級（1.7～3.3 kV）的器件結合復雜的多電平控制策略。這使得大功率、高頻率的電力電子變流器體積龐大、結構復雜。

近年來，以碳化硅（SiC）為代表的第三代半導體材料的出現，為器件性能的大幅度提高提供了可能。……