5sic mosfet短路特性評(píng)估及其溫度依賴(lài)性模型

1、MOSFET 短路特性評(píng)估及其溫度依賴(lài)性， 在 ShortCircuitCharacteristicsEvaluationofSiCMOSFETanditstureDependentMOSFET 短路特性評(píng)估及其溫度依賴(lài)性， 在 ShortCircuitCharacteristicsEvaluationofSiCMOSFETanditstureDependent : SiC fault of the convert ergy. This p ,室 研究項(xiàng)目（2007DA10512716301）。This work is jo ly supported by National Key Resea

2、rch and Development Program (2016YFB0901800), National Natural Science Foundation of China (51607016), Chongqing Research Program of Research and Frontier Technology (cstc2016jcyjA0108), and 1-2。其在光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電系統(tǒng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)及Research foundation of S e Key Laboratory er 存在拖尾電流，可以降低開(kāi)關(guān)損耗，提高開(kāi)關(guān)速度4-6&， 相 1 SiCMOSF

3、ET1.1 相 1 SiCMOSFET1.1 試 圖1 1.2t4I ds t00 tt0t設(shè)備及其型號(hào)如表 2 所示。2 1.2t4I ds t00 tt0t設(shè)備及其型號(hào)如表 2 所示。2 under hard fault.路過(guò)程可分為 4 個(gè)階段：減小，di/dt呈現(xiàn)負(fù)斜率。 階段 4t4：t4 時(shí)刻，被測(cè)器件兩端驅(qū)動(dòng)電壓撤除，如果器件在t4時(shí)刻關(guān)斷以后失效，定義時(shí)刻 t1 Id:Vdc:Vds:t4 t4 時(shí)刻關(guān)斷以后失效，定義t1t4 Rohm80STM Vgs:Vgs: Id:Vds:Vdc:時(shí)間Vds: Vdc: Id:時(shí)間圖4 CREEVgs: 0Vds: Vdc: I : d時(shí)

4、間05圖3 Rohm 短路特性 Vgs:Vgs: Id:Vds:Vdc:時(shí)間Vds: Vdc: Id:時(shí)間圖4 CREEVgs: 0Vds: Vdc: I : d時(shí)間05圖3 Rohm 短路特性BCREE 器件 時(shí)間5 為 。Vgs: Vds: Vdc: Id: 時(shí)間Vgs: Vds:V :Id:時(shí)間 漏極電流V 式(3)所示3125oC Vgs:2ni(T)1.71016T2 T 2 T3 Id:Vds:Vdc:時(shí)間 式(3)所示3125oC Vgs:2ni(T)1.71016T2 T 2 T3 Id:Vds:Vdc:時(shí)間 V :Id:時(shí)間:654 3直流母線(xiàn)電壓111100 o的C2M00

5、800120D100oC時(shí)，短路耐受時(shí)間只有 5s。直流母線(xiàn)電壓(b) 短路能量與直流母線(xiàn)電壓關(guān)系 circuitenergy. 短路能量短路時(shí)間CREE100 和 公司的SiCMOSFET相比，科銳公司相同功 R Cth,chip c V c dchip 時(shí)， W/(mK) ； c 是 4H-SiC 的比熱容， c=-126.97+3.74T4.1010-3T2+2.1110-6T34.06料密度，g/cm3 30-32。 2SiCMOSFET短路熱網(wǎng)絡(luò)模 熱容計(jì)算結(jié)果列在表 6 中。 P型基P型基 cdA0 和 公司的SiCMOSFET相比，科銳公司相同功 R Cth,chip c V c

6、 dchip 時(shí)， W/(mK) ； c 是 4H-SiC 的比熱容， c=-126.97+3.74T4.1010-3T2+2.1110-6T34.06料密度，g/cm3 30-32。 2SiCMOSFET短路熱網(wǎng)絡(luò)模 熱容計(jì)算結(jié)果列在表 6 中。 P型基P型基 cdA0CRth40圖8 U T 本文根據(jù) 4H-SiC 的材料特性以及被測(cè) 從表0-0圖Vds(V)Id(A)Pd(kW)180180 常數(shù) 1=Rth,chipCth,chip 已經(jīng)遠(yuǎn)大于實(shí)際短路時(shí)間，因而利失 0 表010 12 16 時(shí)間246) 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)0 -24610 12 16 時(shí)間11 損耗及結(jié)溫分布曲線(xiàn)differe

7、ntcase 11 030 60 90 時(shí)間 Rth,chip 225mK/WCth,chip 在 Loss(mJ)Pd(kW)Vds(V)Id(A)Loss(mJ) Pd(kW) Vds(V) Id(A) 溫度l12s 常數(shù) 1=Rth,chipCth,chip 已經(jīng)遠(yuǎn)大于實(shí)際短路時(shí)間，因而利失 0 表010 12 16 時(shí)間246) 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)0 -24610 12 16 時(shí)間11 損耗及結(jié)溫分布曲線(xiàn)differentcase 11 030 60 90 時(shí)間 Rth,chip 225mK/WCth,chip 在 Loss(mJ)Pd(kW)Vds(V)Id(A)Loss(mJ) Pd(kW)

8、 Vds(V) Id(A) 溫度l12s 的是 CRCR010 20 30 60 70 80 90 時(shí)間CR .3SiCMOSFE 3 45 6 的是 CRCR010 20 30 60 70 80 90 時(shí)間CR .3SiCMOSFE 3 45 671短路時(shí)間增RthRth8Rth9 11 漏電CthCthCth10-1 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 時(shí)間024610-10-(a)25oC時(shí)Rohm10-00 123456789 .97863 51202468時(shí)間(b)25oC時(shí)CREE DC bus voltage. 層間溫度分布漏極電流漏極電流N+ P型基N-漂移區(qū)N

9、+ 襯漏 4結(jié) SiC 功率器件的短路承受能力這一關(guān)鍵 Ids6.77321085.94961010e00613T 1.7433109e0 . QianZhaoming,ZhangJunming,ShengKuang.S usand 4結(jié) SiC 功率器件的短路承受能力這一關(guān)鍵 Ids6.77321085.94961010e00613T 1.7433109e0 . QianZhaoming,ZhangJunming,ShengKuang.S usand , , 現(xiàn)狀及展望J . 中國(guó)電子科學(xué)學(xué)報(bào), 2009, Zhang Bo, Deng Xiaochuan, Zhang Yourun, et

10、 al. Recent er0, . 43應(yīng)用展望J中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)2012,32(301-ShengKuang,GuoQing,ZhangJunming,etal.2er100ofthe CSEE,2012,32(30):1-. . 250 溫度500 600 700 800 溫度300 er 750V DC bus voltage.2014,34(3):371- 漏極電流漏極電流 18 SHIY,XIER,WANGL,etal.Short-circuitcapability: markingSiCandGaNwithSi-basedgedness in SiC MOSFETs compar

11、ed with er 2015:1-5.19 WangZ,ShiX,LeonMTolbert,etal. 18 SHIY,XIER,WANGL,etal.Short-circuitcapability: markingSiCandGaNwithSi-basedgedness in SiC MOSFETs compared with er 2015:1-5.19 WangZ,ShiX,LeonMTolbert,etal.TemperatureJahdiS,AlatiseO,OrtizGonzAlezJA,etal.Temperature and-63(2):849-erIEEE Tran 20

12、ions er Electronics, 2016, SheX,HuangAQ,BurgosR.Reviewofsolid-s etechnologies and their application er distribution ea,b,OuaidaRemyb,ChaillouxThibault,etElectronics,2013,1(3):186-Electrical and reliability of l MOSFETs at high temperature and in SC conditionsC. , Geneva,2015:1- er MOSFETsJ. IEEE Jou

13、rnal ofEmergingand J中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)2017,37(1221-ZENGZheng,SHAOWeihua,HUBorong,etal.10 Chen Z, Yao Y, Boroyevich D, et al. A 1200-V, 60-A MOSFET multichip phase-leg module for high-Topics 22 Eni E P, Bczkowski S, Munk-Nielsen S, et al. Short-high-frequency applicationsJ. IEEE Electronics,2014,29(5):2307-ion

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