碳化硅MOSFET器件建模及一體化驅動技術研究.pdf

1、碳化硅（Silicon Carbide,SiC）因其具有寬禁帶、高擊穿電場、高熱導率和高載流子飽和速率等優(yōu)點，已成為第三代功率半導體材料的典型代表，特別是SiC功率MOSFET以其高頻、耐高溫、低導通電阻等優(yōu)點成為研究的熱點?，F有的器件模型主要是基于Spice搭建，難以應用于系統級仿真，且由于材料的存在差異，導致Si基功率MOSFET驅動電路難以發(fā)揮出SiC功率器件的優(yōu)勢，因此建立基于系統仿真軟件Simulink的SiC功率MOSFET

2、精確模型、設計滿足SiC功率MOSFET驅動特性要求的高速隔離驅動電路，對SiC器件的廣泛應用具有重要意義。
　　本文首先介紹了N溝道增強型VDMOSFET的基本結構和工作原理，在此基礎上利用基于Agilent B1505A功率半導體分析儀的高溫測試平臺，對ST公司的SiC功率MOSFET SCT20N120靜態(tài)特性進行測試。為了滿足建立全工作區(qū)精確的器件模型需求，本文設計了補充測試系統，搭建了測試平臺，對SCT20N120的輸出

3、特性和轉移特性進行了補充測試，為器件建模提供了全面、準確的數據支撐，該方法對其它功率半導體器件相關參數提取具有重要指導作用與借鑒意義。
　　其次，通過理論分析建立了一種基于傳統Si基橫向雙注入MOSFET靜態(tài)特性的SiC功率MOSFET半物理靜態(tài)模型，詳細闡述了MOS核心單元、漏極電流Id補償和閾值電壓Vth補償建模過程，給出了基于測試數據的模型參數提取方法，建立了完整的SiC功率MOSFET靜態(tài)模型。在分析了簡化的MOSFET柵

4、極等效電路和SiC功率MOSFET開關過程的基礎上，建立了SiC功率MOSFET動態(tài)解析模型，對所建立的模型進行仿真驗證，分析其精確度。
　　再次，在對比相同容量的SiC功率MOSFET和傳統Si基功率MOSFET相關參數基礎上，給出了SiC功率MOSFET驅動電路設計要求。分析了等效驅動電路，對比分析了不同的隔離方法和功率放大電路，設計了光耦隔離驅動電路和脈沖變壓器隔離驅動電路，詳細介紹了驅動電路工作原理和關鍵器件選型，并采用雙