杨晓菲，于 凯，董 妮，荆海燕，刘 爽

（中车永济电机有限公司，西安710016）

1 引言

绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）结合了双极性晶体管的输出特性及金属氧化物半导体场效应管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET）驱动简单的特点，拥有输出功率大、开关频率高的特性[1]，是目前高压大功率开关的最佳选择，主要应用于轨道牵引控制变流器、电机控制变流器、不间断电源、焊接设备、电力转换等领域[2]。

在IGBT模块中一般将IGBT芯片与二极管芯片进行反并联封装，其中二极管起续流作用，目前二极管主要采用Si基PIN结构。当IGBT再次开启的时候，二极管进入关断过程，在关断过程中由于Si基PIN二极管有方向恢复特性，导致其电流过冲及电压过冲，电压过冲会叠加到IGBT的开通过程，导致IGBT存在电压尖峰。如果电路设计不好或者电压余量不够，很容易导致IGBT的过压损坏。同时Si基PIN二极管的反向恢复损耗较大，导致二极管的开关损耗及整个器件的开关损耗变大。

为了减小IGBT开通时的电压尖峰，改善开关损耗，可以用单极型的结势垒控制肖特基二极管（Junction Barrier Control Schottky Diode,JBS）代替PIN结构的二极管。JBS是一种单载流子器件，相较于PIN结构的二极管，几乎没有反向恢复特性，开关速度快，开关损耗小。但由于Si基的JBS器件耐压一般较低，在几十伏特到几百伏特之间，限制了其在IGBT模块中的应用。

碳化硅（SiC）是目前发展最成熟的宽禁带半导体材料，与硅（Si）材料相比，具有高功率密度、高温性能良好、电子迁移率高和禁带宽度宽等优点[1-3]。SiC基的JBS器件可以轻易达到3300 V的电压等级甚至更高。……