大电流下SiC MOSFET模块的暂态温度特性研究
2021-04-23
(清华大学电机系,北京 100084)
随着宽禁带器件研究的逐步发展,基于SiC尤其是SiC MOSFET的电力电子器件,正在得到越来越广泛的应用。由于SiC材料本身具有更高的禁带宽度,击穿场强和热导系数,SiC基器件相对Si基器件在通态损耗、开关速度、工作温度等方面表现出明显的优势,可以满足更广泛的应用需求[1-2]。其中,在极端温度下的应用已成为SiC MOSFET的重要研究方向,而对SiC MOSFET温度特性的研究就显得尤为重要。
近些年来,国内外诸多学者都对SiC MOS⁃FET的温度特性进行了研究。国内主要有文献[3]针 对 1 200 V∕36 A 单 管 SiC MOSFET 在 25~150℃温度条件下对开关延时、开关损耗进行了测定。文献[4]对1 200 V∕40 A单管SiC MOSFET的阈值电压、跨导、通态电阻等静态参数进行了测定,测试温度条件为25~150℃。国外文献中的研究相对更加完备。文献[5]对动态和静态参数进行了综合测量,测试温度达到200℃。文献[6-7]则对低温下的参数也进行了测试,测试温度条件为-100~200℃,并对结果进行了分析。文献[8-9]在改变温度的同时,对门极电阻、负载电流都进行了不同工况下的动、静态参数对比,并在实际的DC-DC变换器中也进行了测试。
已有的工作对高低温环境下的动、静态参数都有了完备的测试结果,但之前的工作大多采用单管进行测试,负载电流都没有超过50 A。但实际中,大功率模块的电流远不止50 A,以CREE的CAS300M12BM2半桥模块为例,其标准为1 200 V∕300 A。而在模块大电流的工况下,温度特性尤其是暂态特性的相关工作做的还不够。除此之外,先前实验中,以高温为例,多采用热盘对SiC MOSFET加热的方式,只有SiC MOSFET的壳体与热盘接触时,测试环境才相对开放。……
