SiC MOSFET特性及其應用的關鍵技術分析

張斌鋒，許津銘，錢　強，張　曌，謝少軍

（南京航空航天大學自動化學院，南京211106）

SiC MOSFET特性及其應用的關鍵技術分析

張斌鋒，許津銘，錢強，張曌，謝少軍

（南京航空航天大學自動化學院，南京211106）

SiC MOSFET（silicon carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）以其優越的特性受到國內外學者的廣泛關注，采用SiC器件的變換器能夠采用高的開關頻率、適應高溫工作，實現高的功率密度，在一些應用場合能夠代替Si基高頻開關器件而顯著提高電能變換裝置的性能。然而，SiC器件與Si器件存在較大的差異，在實際應用中直接替換使用會存在諸多的問題，例如提高工作頻率后產生的橋臂串擾、電磁干擾EMI（electromagnetic interference）等問題。目前已有大量關于SiC MOSFET應用研究的文獻，但大部分都是針對SiC MOSFET應用中個別問題的研究，尚缺少對SiC MOSFET應用研究成果的系統性歸納與總結的文獻。首先基于對SiC MOSFET與Si MOSFET/IGBT（insulated gate bipolar transistor）的靜態、動態特性的對比，總結出SiC MOSFET在實際應用中需要關注的重點特性；然后從SiC MOSFET建模、驅動電路設計、EMI抑制以及拓撲與控制方式的選擇等方面對已有的研究成果進行歸納與評述；最后指出了SiC MOSFET在應用中所需要研究解決的關鍵問題。

SiC MOSFET；器件建模；驅動電路；EMI抑制

引言

硅基MOSFET（metal-oxide-semiconductor fieldeffect transistor）和IGBT（insulated gate bipolar tran sistor）等高頻功率半導體器件由于其應用技術成熟，目前已廣泛用于各種領域。然而，隨著功率半導體器件使用場合日益豐富，對性能要求的不斷提升（高效率、高功率密度）以及工作環境更加惡劣（低溫或者高溫），硅器件的使用受到其材料特性的限制，難以滿足需求。為了突破傳統硅基功率器件的設計瓶頸，國……