SiC MOSFET體二極管反向恢復特性研究

史 孟，彭詠龍，李亞斌，江 濤

(華北電力大學 電氣與電子工程學院，河北保定071003)

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SiC MOSFET體二極管反向恢復特性研究

史 孟，彭詠龍，李亞斌，江 濤

(華北電力大學 電氣與電子工程學院，河北保定071003)

詳細分析了新型功率器件SiC MOSFET的結構特點及其寄生體二極管的反向恢復機理，推導了反向恢復過程的電壓與電流計算；同時，搭建了雙脈沖實驗測試平臺，通過實驗和仿真的方法，測試了不同關斷電壓、正向導通電流和串聯寄生電感這些最常見的外部因素對SiC MOSFET寄生體二極管反向恢復特性的影響；此外，對比測試了同電壓等級的SiC MOSFET、Si MOSFET寄生體二極管和快恢復二極管的反向恢復性能。相關結果表明SiC MOSFET寄生體二極管可以作為變換器中的續流通道而不必額外再單獨反并聯快恢復二極管，對實際工程應用有一定的借鑒意義。

碳化硅MOSFET；體二極管；反向恢復

0 引 言

近年來，碳化硅(Silicon carbride，SiC)寬禁帶半導體器件因其高擊穿場強、高飽和漂移速度和高熱導率等優點，可提高電力電子變換器的性能，成為了國內外研究學者爭相關注的對象。SiC MOSFET因其比導通電阻低、工作頻率高和高溫條件下工作穩定等優點，已被廣泛應用于高壓、高頻、高效的變換器中[1]。

在軟開關變換器中，MOSFET內部寄生體二極管在零電壓開關(ZVS)模式下實現續流，幾乎沒有反向恢復電流產生[2，3]。但是，在一些硬開關變換器中，如半橋、全橋和LLC的電源系統，續流二極管需要在非零電壓開關(Non-ZVS)模式下完成續流，傳統Si MOSFET內部寄生的體二極管因反向恢復特性較差，在這一過程會產生相當大的電流尖峰和關斷浪涌電壓，嚴重時會損壞半導體器件[4]。……