【摘要】：根據(jù)摩爾定律,目前大規(guī)模使用的Si功率器件已經(jīng)漸漸達(dá)到其發(fā)展的極限了,難以滿足今后社會發(fā)展對于器件的工作頻率、耐受溫度、功率、能效、耐惡劣環(huán)境以及輕便小型化等等方面的更高要求。尋找更加符合今后發(fā)展所需要的替代半導(dǎo)體Si材料功率器件的新型材料半導(dǎo)體功率器件這一項工作,早在上世紀(jì)90年代就已經(jīng)展開。而以SiC為代表的第三代半導(dǎo)體材料憑借其各項優(yōu)異屬性逐漸受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。SiC功率器件具有反向漏電流小、開關(guān)頻率高、阻斷電壓高、導(dǎo)通電阻小和工作溫度高等性能特點,并且在21世紀(jì)初,使用SiC材料制作出的肖特基勢壘二極管已經(jīng)成功地走出實驗室,實現(xiàn)商品化的規(guī)模。在未來的電力電子技術(shù)領(lǐng)域,使用SiC材料制成的功率器件將會逐步替代Si材料功率器件,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文分析了 SiC肖特基二極管和SiC MOSFET的工作特性,以及其與相應(yīng)Si功率器件之間的差異。分析和討論了功率因數(shù)的定義和計算、Boost APFC電路中的開關(guān)損耗,闡述了 SiC肖特基二極管CSD10060、SiC MOSFET CMF10120D的特性,以及各種PFC技術(shù)的拓?fù)洹⒖刂萍翱刂菩酒琔C3854的封裝和工作原理。使用功率因數(shù)控制芯片UC3854設(shè)計制作一款250 W輸出的APFC電路,同時將不同的SiC功率器件與Si功率器件的組合分為四個被測組應(yīng)用于該APFC電路中,對APFC電路的性能以及電路中所使用的半導(dǎo)體功率器件的損耗情況進(jìn)行了分析,指出與Si功率器件相比,選用SiC功率器件可以有效降低開關(guān)損耗。同時完成了雙脈沖動態(tài)特性測試電路的制作,實驗測試了 SiC功率器件的主要特性與參數(shù)。完全使用SiC功率器件的有源功率因數(shù)校正電路比使用Si功率器件時,總諧波畸變因數(shù)從9.2%下降到了 3.7%;而功率因數(shù)由0.995提高到了 0.999;二極管上的功耗從6.2 W下降到1.9 WW;開關(guān)MOSFET上的功耗從22.8 W下降到了12.3 W。
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN386

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本文編號：2550741