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高压大电流碳化硅MOSFET串并联模块

作　者: 程士东
导　师: 盛况; 吴新科
学　校: 浙江大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 碳化硅MOSFET 串并联模块
分类号: TN386
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

碳化硅(SiC) MOSFET作为一种新型宽禁带半导体器件,其性能在高温、高频、高功率密度的应用场合具有优于硅基功率半导体器件。然而,由于碳化硅晶元生长和SiC MOSFET制造工艺的限制,现在商用SiC MOSFET电流电压等级一般为1200V/40A。为了实现SiC MOSFET在中大功率场合的应用,需要将SiC MOSFET串并联以提高电压和电流能力。本文分析了各种已发表的用于功率器件串联的方案,比较了这些方案的优缺点,并在此基础上提出了一种新型串联拓扑,该拓扑可以实现对多个功率器件的串联而仅需单个外部驱动。同时,为了提高电路的电流能力,采用两组SiC MOSFET并联。分析了此串并联电路的工作原理和阐述了其设计要点。通过六个1200V/40A SiC MOSFET三管串联两管并联实现了3600V/80A SiC MOSFET分立元件级电路结构,并对其开关速度和损耗进行了分析。为了将3600V/80A SiC MOSFET串并联电路在模块层面加以实现,文章简单介绍了功率模块的工业化设计与制作流程并设计制作了3600V/80A SiC MOSFET串并联模块。之后对此SiC MOSFET串并联模块进行了在2400V/80A条件下的双脉冲测试并比较了分立元件的电路版本和模块版本发的串并联电路的开关特性。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-17
  1.1 功率半导体器件的发展  10-12
  1.2 研究背景  12-14
  1.3 选题意义及研究内容  14-17
    1.3.1 选题意义  14-15
    1.3.2 研究内容  15-17
第2章 SIC MOSFET串联电路的研究  17-35
  2.1 SIC MOSFET的基本特性  17-23
    2.1.1 SiC MOSFET静态特性  17-20
    2.1.2 SiC MOSFET动态特性  20-23
  2.2 功率半导体器件串联  23-29
    2.2.1 功率器件串联电路综述  23-27
    2.2.2 单外部驱动功率器件串联  27-29
  2.3 单驱动SIC MOSFET串联电路原理  29-34
    2.3.1 SiC MOSFET串并联电路开通过程分析  30-32
    2.3.2 SiC MOSFET串并联电路关断过程分析  32-34
  2.4 本章小结  34-35
第3章 SIC MOSFET串并联电路的设计与测试  35-51
  3.1 SIC MOSFET串并联电路设计  35-37
    3.1.1 SiC MOSFET串并联电路设计  35-37
  3.2 双脉冲测试电路设计  37-43
    3.2.1 双脉冲测试电路介绍  37-38
    3.2.2 高压测试平台  38-39
    3.2.3 空心电感设计  39-41
    3.2.4 续流二极管设计  41-42
    3.2.5 测试说明  42-43
  3.3 SIC MOSFET串并联电路测试结果与分析  43-50
    3.3.1 SiC MOSFET串并联电路测试  43-44
    3.3.2 加速电容作用分析  44-47
    3.3.3 SiC MOSFET开关速度和损耗  47-50
  3.4 本章小结  50-51
第4章 SIC MOSFET串并联模块  51-62
  4.1 SIC MOSFET串并联模块设计与制作制作  51-58
    4.1.1 功率模块的封装  51-53
    4.1.2 SiC MOSFET串并联模块设计  53-56
    4.1.3 SiC MOSFET串并联模块制作  56-58
  4.2 SIC MOSFET串并联模块测试  58-61
    4.2.1 SiC MOSFET串并联模块动态测试  58-60
    4.2.2 SiC MOSFET串并联模块与电路比较  60-61
  4.3 本章小结  61-62
第5章总结与展望  62-63
参考文献  63-67
发表论文及主要科研成果  67-68
致谢  68

高压大电流碳化硅MOSFET串并联模块

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