隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷進(jìn)步,硅（Si）作為一種傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料已經(jīng)無法滿足某些領(lǐng)域應(yīng)用的需求,以碳化硅（SiC）為代表的第三代半導(dǎo)體材料逐漸成為新的選擇,在當(dāng)前我國正在推進(jìn)的5G、數(shù)據(jù)中心、新能源汽車等多個(gè)領(lǐng)域的“新基建”中具有廣闊的應(yīng)用前景。作為SiC材料的功率半導(dǎo)體器件,SiC MOSFET具有阻斷電壓高、通態(tài)電阻低、開關(guān)速度快和耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。若要充分發(fā)揮其優(yōu)勢,則必須設(shè)計(jì)與之相匹配的柵極驅(qū)動(dòng)電路,才能保證SiC MOSFET良好的開關(guān)瞬態(tài)性能。本文圍繞SiC MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)電路,對其驅(qū)動(dòng)方法改進(jìn)、電阻參數(shù)計(jì)算以及驅(qū)動(dòng)電路隨溫度變化特性等主要問題進(jìn)行了分析研究。首先,本文分析了SiC MOSFET的開關(guān)過程,對開關(guān)過程進(jìn)行了詳細(xì)描述,對Si功率MOSFET和SiC功率MOSFET動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行了比較,提出了SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的具體要求。分析了柵極電阻和驅(qū)動(dòng)電壓對驅(qū)動(dòng)特性的影響,在此基礎(chǔ)上提出了一種變柵極電阻驅(qū)動(dòng)電路,并對電路工作原理和電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)描述。其次,為了對所提出的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)一步優(yōu)化,推導(dǎo)了柵極電阻的計(jì)算方法。該推導(dǎo)以考慮寄生參數(shù)的雙脈沖測試電路為模型,以減... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

高溫驅(qū)動(dòng)電路拓?fù)銺1和Q2組成鎖存電路，將脈沖變壓器副邊信號還原成PWM信號

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-45-000VAVCVsourceBACVBtdt圖4-14欠電壓檢測路圖4-15欠電壓檢測電路節(jié)點(diǎn)波形示意圖4.4.3過電流保護(hù)電路設(shè)計(jì)過電流保護(hù)采用去飽和保護(hù)方式，這是一種簡單易行的方式并廣泛應(yīng)用的方式，由圖4-16中的Q10、Q11、Q12、D5、D6、D7、C5和C6組成。圖4-16過電流保護(hù)電路當(dāng)出現(xiàn)HSF或FUL故障時(shí)，SiCMOSFET的VDS迅速增加，二極管D5阻斷，因此Q10將導(dǎo)通。Q10將漏極電壓轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)的漏極電壓，并從發(fā)射極輸出，其比率通過調(diào)節(jié)電阻來設(shè)定。通過將經(jīng)調(diào)節(jié)的漏極電壓與+4V電壓進(jìn)行比較來完成短路檢測。當(dāng)其發(fā)射極處的經(jīng)調(diào)節(jié)的漏極電壓變得高于其基極處的+4V電壓時(shí)，Q11接通，集電極有電流注入到Q12的基極，Q12導(dǎo)通，輸出短路故障信號。D6的陰極連接開關(guān)管柵極可以防止電路在低電平時(shí)誤動(dòng)作。當(dāng)柵極處于低電平時(shí)，D6將D7的陽極鉗位到低電平，因此該保護(hù)電路在低電平時(shí)不會動(dòng)作。為了防止開關(guān)瞬態(tài)干擾引起誤動(dòng)作，設(shè)置了消隱時(shí)間，通過調(diào)節(jié)RC電路電阻

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-45-000VAVCVsourceBACVBtdt圖4-14欠電壓檢測路圖4-15欠電壓檢測電路節(jié)點(diǎn)波形示意圖4.4.3過電流保護(hù)電路設(shè)計(jì)過電流保護(hù)采用去飽和保護(hù)方式，這是一種簡單易行的方式并廣泛應(yīng)用的方式，由圖4-16中的Q10、Q11、Q12、D5、D6、D7、C5和C6組成。圖4-16過電流保護(hù)電路當(dāng)出現(xiàn)HSF或FUL故障時(shí)，SiCMOSFET的VDS迅速增加，二極管D5阻斷，因此Q10將導(dǎo)通。Q10將漏極電壓轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)的漏極電壓，并從發(fā)射極輸出，其比率通過調(diào)節(jié)電阻來設(shè)定。通過將經(jīng)調(diào)節(jié)的漏極電壓與+4V電壓進(jìn)行比較來完成短路檢測。當(dāng)其發(fā)射極處的經(jīng)調(diào)節(jié)的漏極電壓變得高于其基極處的+4V電壓時(shí)，Q11接通，集電極有電流注入到Q12的基極，Q12導(dǎo)通，輸出短路故障信號。D6的陰極連接開關(guān)管柵極可以防止電路在低電平時(shí)誤動(dòng)作。當(dāng)柵極處于低電平時(shí)，D6將D7的陽極鉗位到低電平，因此該保護(hù)電路在低電平時(shí)不會動(dòng)作。為了防止開關(guān)瞬態(tài)干擾引起誤動(dòng)作，設(shè)置了消隱時(shí)間，通過調(diào)節(jié)RC電路電阻

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]大功率SiC MOSFET器件特性與驅(qū)動(dòng)保護(hù)研究[D]. 陳龍.北京交通大學(xué) 2019
[2]應(yīng)用于高溫環(huán)境的SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)電路研究[D]. 徐帥.西安電子科技大學(xué) 2019
[3]SiC MOSFET保護(hù)技術(shù)及振蕩問題研究[D]. 李志堅(jiān).北京交通大學(xué) 2018
[4]SiC MOSFET特性研究：驅(qū)動(dòng)、短路與保護(hù)[D]. 方躍財(cái).浙江大學(xué) 2018
[5]碳化硅MOSFET器件建模及一體化驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究[D]. 李剛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號：3058178