碳化硅金屬氧化物半導體場效應晶體管短路特性

王小浩，王 俊，江 希，彭志高，李宗鑒，沈 征

(湖南大學電氣與信息工程學院，長沙410082)

碳化硅金屬氧化物半導體場效應晶體管短路特性

王小浩，王 俊，江 希，彭志高，李宗鑒，沈 征

(湖南大學電氣與信息工程學院，長沙410082)

器件的短路能力對整流器及其故障保護具有極其重要的意義。當器件故障運行時，為避免器件損壞，須在最短的時間內將故障予以切除，而此時器件的最大短路運行時間為系統保護裝置提供了有力的時間支持。主要研究了碳化硅金屬氧化物半導體場效應晶體管（SiC MOSFET）在短路條件下的運行能力，以Cree公司的1 200 V/ 19 A SiC MOSFET為模型，設計了硬件電路，測試其不同電壓等級下的短路電流；并在直流電壓等級為600 V的條件下，測試了不同柵極電壓、不同溫度工況下的短路電流。研究結果表明器件的短路峰值電流隨著柵極電壓的升高而增大，而其短路運行時間卻大幅降低；溫度對短路運行時間的影響則相對不甚明顯；同時還給出了器件在不同工況下的最大短路運行時間Tsc（max）。

短路測試；短路電流；短路能力

半導體技術的發展，一直是電力電子設備進步的決定性力量，傳統硅基器件開關的結構設計和制造工藝已經日趨完善，甚至接近其材料本身所決定的理論極限［1］。20世紀90年代后期，碳化硅和氮化鎵等寬禁帶半導體材料的研發進展引起了半導體器件專家學者們的注意。與傳統的硅材料相比，碳化硅具有擊穿場強高、熱穩定性好、較高的熱導率等優點，能夠滿足更高性能的電力電子裝置與系統對高壓、高溫、高效率及高功率密度的需求，在高溫高頻大功率等場合具有十分可觀的應用前景，使其成為了近年來研究的熱點［2］。……