类别:其他 出处:网络整理 发布于:2023-05-16 16:51:23 | 57 次阅读
另一方面,双极性器件可利用双极性(电子-空穴)调制,将空穴注入基极,从而显著提高导通能力。这些“额外”注入的载流子必须在器件从导通状态切换到关断状态时消除。这可通过以下两种方法实现:一是通过栅极驱动电流消除电荷,二是通过电子-空穴重组过程。双极性器件的这种固有特点会造成显著的功率损失,从而降低开关性能。因此,单极性器件更符合我们前文所述的三个理想条件之一,即理想的开关可以在导通/关断状态之间瞬间切换。
图1. 价带和导带之间较宽的能量带隙可使SiC在关断状态下成为较好的隔离器,并且能减少MOSFET的厚度考虑到硅材料的特性,高于200V的标称电压会因沟道过长而颇具挑战性(使器件在电气性能上和经济效益上都失去优势)。在这种情况下,IGBT等双极性器件的优势较大(实现了开关权衡),宽带隙半导体也是一种可以尽量减少不利影响的替代性技术解决方案。图1重点介绍了宽价带的优势(粒子不能占据这个带区)。“宽带隙”材料的主要优点在于,在阻断模式下可成为较好的隔离器(更接近左侧的隔离器),在导通模式下可成为极其出色的导体(Si和SiC的载流子流动性都很高)。
图2. 漂移区更窄是SiC的WBG特性的主要影响,这是导致总Rdson增大的因素。我们已经解释过,WBG半导体支持采用固有快速MOSFET结构,适合非常高的阻断电压。对于谐振模式下的直流-直流转换器,这一点尤为实用。输出特性图(图3a)给出了有关这类器件导通性能的更多信息。Si-IGBT用作比较的参照物;我们可以看到,在某些交叉点上,当接近两种器件的标称电流时,SiC-MOSFET的固有性能更好(压降更低)。这终产生了一条平坦的效率曲线,并且有利于任何主要在略高于标称功率的轻载条件下工作的转换器。
图3. 直接影响功率开关选择的三个重要电气特性由于存在栅极电荷残留,SiC-MOS结构中必须具有负偏压,同样,可以进行配置以实现优化。近乎理想的功率开关和它们周围的封装寄生元件(见图4)的组合会引起过压和振荡。关键在于(a)尽量减少所有外部直流链路+连接+栅极路径和内部杂散功率模块的封装元件,包括开尔文型栅极连接;(b)利用优化的SiC-MOS技术;以及(c)在适用的情况下,采用先进的栅极驱动技术,如图4所示的有源栅极电压控制(Augmented Switching)。
图4. 实现可靠、高效SiC-MOS驱动的栅极驱动器和封装的主要假设凡本网注明“出处:维库电子市场网”的所有作品,版权均属于维库电子市场网,转载请必须注明维库电子市场网,https://www.dzsc.com,违反者本网将追究相关法律责任。
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