SiCMOSFET静态温度特性研究

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大电流下SiC MOSFET模块的暂态温度特性研究

电气传动2021年第51卷第8期ELECTRIC DRIVE 2021Vol.51No.8摘要：由于碳化硅（SiC ）的材料特性，在极端温度下，碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOS⁃FET ）相对传统硅基器件有突出优势。

目前对SiC MOSFET 暂态温度特性的研究，主要以单管小电流实验为主，大电流下暂态温度特性的研究还不充分。

为分析和验证大电流下暂态温度这一特性，在理论分析的基础上，以CREE 1200V/300A 半桥SiC MOSFET 模块为研究对象，通过双脉冲测试平台研究SiC MOSFET 模块及其驱动电路在不同温度环境下的暂态性能。

对比分析了不同温度下开关时间、开关损耗、电应力及电流、电压过冲的差异，实验结果对SiC MOSFET 模块在大电流下的选型和驱动设计具有一定的参考意义。

关键词：碳化硅（SiC ）；金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET ）；温度特性；模块；大电流中图分类号：TN32文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd20957Research on Temperature Dynamic Characteristics of SiC MOSFET Module with High CurrentLI Zhantao ，LU Haifeng（Department of Electrical Engineering ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ）Abstract:Due to the superior material properties of the silicon carbide （SiC ），SiC metal-oxide semiconductor field effect transistor （MOSFET ）have prominent advantages over silicon based devices at extreme temperatures.At present ，the experiment researches on temperature dynamic characteristics of SiC MOSFET are focused on low current level ，the researches on dynamic characteristics of the module at high current level are not enough.To test and analyze the characteristics on the high current level ，besides necessary theoretical analysis ，the double pulse test experiment based on the CREE 1200V/300A half bridge module was carried out.The dynamic characteristics of the SiC MOSFET module and its gate driver were tested at different temperatures.The parameters including switching time ，switching losses ，electrical stress ，overshoot of the current and voltage （d i /d t and d v /d t ）at different temperatures were compared and analyzed.The results of the research are useful for the selection and driver design of SiC MOSFET module on high current level.Key words:silicon carbide （SiC ）；metal-oxide semiconductor field effect transistor （SiC MOSFET ）；temperature characteristics ；module ；high current大电流下SiC MOSFET 模块的暂态温度特性研究李占涛，陆海峰（清华大学电机系，北京100084）基金项目：国家重点研发计划（2017YFB0102300）作者简介：李占涛（1997—），男，本科，Email ：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。

SiC高功率MOSFET实验研究的开题报告

SiC高功率MOSFET实验研究的开题报告一、研究背景与意义随着电气化的不断推进，电力电子技术的发展也日新月异。

功率电子器件作为电力电子技术的核心，其性能的提升对于电力电子系统的性能至关重要。

SiC功率MOSFET具有低导通电阻、高工作温度、高开关速度等优点，使其成为当今研究的热点。

因此，深入研究SiC高功率MOSFET，探索其特性及其在电力电子系统中的应用，具有重要的理论和实践意义。

二、研究内容与方法本研究旨在对比分析SiC高功率MOSFET与其他普通功率MOSFET 的性能，深入研究SiC高功率MOSFET的特性及其在电力电子系统中的应用。

具体研究内容如下：1. 性能比较分析：对SiC高功率MOSFET与其他普通功率MOSFET 的导通、关断特性进行比较分析，并对比SiC高功率MOSFET与其它同类器件的优劣势。

2. 实验研究：根据SiC高功率MOSFET的工作特性，设计并搭建相应实验系统，进行功率热特性、电压电流特性等测试。

3. 分析应用场景：根据SiC高功率MOSFET的特性，探究该器件在不同的电力电子系统中的应用场景。

三、研究计划本研究计划分为三个阶段，具体计划如下：第一阶段（一个月）：文献调研，深入了解SiC高功率MOSFET的特性及其在电力电子系统中的应用场景。

第二阶段（两个月）：根据文献调研结果，设计并搭建SiC高功率MOSFET实验系统，进行性能测试。

第三阶段（一个月）：根据实验结果，分析SiC高功率MOSFET在不同场景下的应用情况，得出相关结论，并撰写论文。

四、预期成果1. 利用实验手段比较分析SiC高功率MOSFET与其他功率MOSFET 的性能。

2. 深入研究SiC高功率MOSFET的特性，探究其在不同场景下的应用情况。

3. 提供参考，为电力电子工程师和研究人员在实际应用中选择和应用SiC高功率MOSFET提供依据。

五、结论本研究将通过比较分析和实验研究，深入了解SiC高功率MOSFET 的特性，并探究其在电力电子系统中的应用场景，为SiC高功率MOSFET 的应用提供经验和参考。

碳化硅mosfet 新型导热材料

文章标题：探秘碳化硅MOSFET：新型导热材料的全面评估1. 引言碳化硅（SiC）MOSFET是一种新型的功率半导体器件，具有高温特性、高频特性和高功率特性，逐渐被广泛应用于电力电子领域。

而作为新型导热材料，碳化硅也在众多领域展现了优异的性能。

本文将就碳化硅MOSFET以及作为导热材料的应用进行深度评估。

2. 碳化硅MOSFET的特性碳化硅MOSFET相较于传统的硅MOSFET具有更高的击穿场强，更高的工作温度，更高的开关频率等特点，可用于高压和高频率的场合。

在电动车、电力系统等领域具有重要的应用前景。

3. 碳化硅作为导热材料的性能碳化硅具有优秀的导热性能，其热导率较硅大约3倍，而且随着温度的增加，碳化硅的热导率不会出现下降的趋势，因此在高温高功率电子器件中应用广泛。

碳化硅还具有很好的耐热性和抗氧化性能，稳定的化学性质，适用于各种恶劣环境。

4. 碳化硅MOSFET在电力电子领域的应用碳化硅MOSFET作为一种新型的功率半导体器件，其在电力电子领域扮演着重要的角色。

在交流传输系统和直流传输系统中，碳化硅MOSFET都展现了出色的性能，提高了功率密度和系统效率，同时也降低了系统的体积和成本。

5. 个人观点和理解作为碳化硅MOSFET和碳化硅作为导热材料的新型技术，在未来的电力电子领域和高温高功率电子器件中具有广阔的应用前景。

其优秀的性能和稳定的特性将对电力系统、电动车等领域产生深远的影响，也将推动电力电子技术的飞速发展。

6. 总结碳化硅MOSFET作为一种新型的功率半导体器件，以及碳化硅作为导热材料的特性与应用前景进行了全面评估。

值得注意的是，随着科技的发展，碳化硅技术将不断完善和应用扩大，对各种领域产生更多的积极影响。

通过上述深度评估，我们对碳化硅MOSFET及碳化硅作为导热材料的特性和应用有了更深入的理解，相信在未来的发展中将发挥越来越重要的作用。

长按来粘贴您的内容…碳化硅MOSFET作为新型的功率半导体器件，在电力电子领域具有巨大的潜力和应用前景。

《双面散热SiCMOSFET模块电、热特性研究与模块封装》范文

《双面散热SiC MOSFET模块电、热特性研究与模块封装》篇一一、引言随着电力电子技术的飞速发展，半导体器件在电力转换系统中的角色愈发重要。

SiC（碳化硅）材料因其高耐压性、低导通电阻及高导热性等特性，被广泛应用于高频、高功率的场合。

本文针对双面散热SiC MOSFET模块的电、热特性进行研究，并对模块封装进行深入探讨。

二、双面散热SiC MOSFET模块电特性研究双面散热SiC MOSFET模块的电特性主要表现在其开关速度、导通电阻以及反向恢复特性等方面。

该模块具有低导通电阻和快速开关速度的特点，使得其在高功率、高频率的应用场合中具有显著优势。

首先，双面散热设计通过提高散热面积和散热效率，有效降低了模块的工作温度，从而提高了其电性能的稳定性。

此外，SiC 材料的高耐压性使得该模块能够在更高的电压下工作，进一步拓宽了其应用范围。

其次，针对该模块的导通电阻和开关速度等电特性，我们进行了详细的实验研究和仿真分析。

通过对比不同驱动条件、温度和电流等因素对电特性的影响，我们得出了优化模块电性能的方案。

三、双面散热SiC MOSFET模块热特性研究双面散热SiC MOSFET模块的热特性研究主要关注其散热性能和温度分布。

通过建立热阻模型和温度场仿真，我们分析了模块在不同工作条件下的温度变化和热量传递过程。

双面散热设计通过增加散热面积和优化散热结构，有效提高了模块的散热性能。

同时，SiC材料的高导热性也使得模块在高温环境下仍能保持良好的工作性能。

此外，我们通过实验验证了双面散热设计的有效性，并得出了优化模块热性能的方案。

四、模块封装研究针对双面散热SiC MOSFET模块的封装，我们进行了材料选择、结构设计等方面的研究。

首先，我们选择了具有高绝缘性、高导热性和良好机械强度的封装材料。

其次，我们优化了封装结构，使得模块在满足电气性能的同时，具有更好的散热性能和机械强度。

在封装过程中，我们注重工艺控制和质量控制，确保每一道工序都符合要求。

碳化硅SiCMOSFET特性

碳化硅SiCMOSFET特性3.3 碳化硅SiC MOSFE Vd‐Id 特性SiC‐MOSFET 与IGBT 不同，不存在开启电压，所以从小电流到大电流的宽电流范围内都能够实现低导通损耗。

而Si‐MOSFET 在150℃时导通电阻上升为室温条件下的2 倍以上，与Si‐MOSFET 不同，SiC‐MOSFET的上升率比较低，因此易于热设计，且高温下的导通电阻也很低。

3.4 驱动门极电压和导通电阻SiC‐MOSFET 的漂移层阻抗比Si‐MOSFET 低，但是另一方面，按照现在的技术水平，SiC‐MOSFET的MOS 沟道部分的迁移率比较低，所以沟道部的阻抗比Si 器件要高。

因此，越高的门极电压，可以得到越低的导通电阻（Vgs=20V 以上则逐渐饱和）。

如果使用一般IGBT 和Si‐MOSFET 使用的驱动电压Vgs=10～15V 的话，不能发挥出SiC 本来的低导通电阻的性能，所以为了得到充分的低导通电阻，推荐使用Vgs=18V 左右进行驱动。

Vgs=13V 以下的话，有可能发生热失控，请注意不要使用。

文章来源：js/152.html3.5 Vg‐Id 特性SiC‐MOSFET 的阈值电压在数mA 的情况下定义的话，与Si‐MOSFET 相当，室温下大约3V（常闭）。

但是，如果流通几A 的话，需要的门极电压在室温下约为8V 以上，所以可以认为针对误触发的耐性与IGBT 相当。

温度越高，阈值电压越低。

3.6 Turn‐on 特性SiC‐MOSFET/SiC‐SBD 封装一体化产品SCH2080KE 和同规格等级的Si‐IGBT/Si‐FRD 封装一体化产品分别搭成半桥电路，通过感性负载双脉冲测试对开关波形进行比较。

SiC‐MOSFET 的Turn‐on 速度与Si‐IGBT 和Si‐MOSFET 相当，大约几十ns。

但是在感性负载开关的情况下，由通往上臂二极管的回流产生的恢复电流也流过下臂，由于各二极管性能的偏差，从而产生很大的损耗。

sic mosfet 器件手册解读

一、SIC MOSFET器件简介1. 介绍SIC MOSFET器件的基本结构和工作原理2. 分析SIC MOSFET器件的优势和应用领域二、SIC MOSFET器件的性能参数解读1. 主要包括导通特性、开关特性、静态特性和动态特性等方面的参数2. 对每个性能参数进行详细解读和分析三、SIC MOSFET器件的设计与制造工艺1. 介绍SIC MOSFET器件的设计流程和关键技术2. 分析SIC MOSFET器件的制造工艺及其对器件性能的影响四、SIC MOSFET器件在电力电子领域的应用1. 分析SIC MOSFET器件在变流器、逆变器、充电桩等领域的应用2. 探讨SIC MOSFET器件在电力电子领域的发展趋势五、SIC MOSFET器件的可靠性与封装技术1. 分析SIC MOSFET器件的可靠性测试技术和参数2. 探讨SIC MOSFET器件的封装技术及其对器件可靠性的影响六、SIC MOSFET器件的市场前景与发展趋势1. 分析SIC MOSFET器件在全球范围内的市场占有率和竞争态势2. 探讨SIC MOSFET器件的未来发展趋势和发展方向七、结语总结SIC MOSFET器件的特点和优势，展望其在未来的应用前景。

一、SIC MOSFET器件简介SIC MOSFET器件是一种新型的金属氧化物半导体场效应晶体管，基于碳化硅（SiC）材料制造。

相比传统的硅基MOSFET器件，SIC MOSFET器件具有更低的导通损耗、更快的开关速度、更高的工作温度和更好的耐压性能，适用于高压高温环境下的电力电子系统和射频功率放大器。

SIC MOSFET器件的工作原理是通过控制栅极电压来控制漏极电流，因而在电力电子领域有着广泛的应用前景。

SIC MOSFET器件的优势主要表现在以下几个方面：SIC MOSFET器件的导通损耗较低，能够显著降低功率器件在工作状态下的热量损失，提高整体功率系统的效率。

SIC MOSFET器件的开关速度非常快，开启和关闭时间短，这对于电路的稳定性和响应速度都有着显著的提升。

《双面散热SiCMOSFET模块电、热特性研究与模块封装》范文

《双面散热SiC MOSFET模块电、热特性研究与模块封装》篇一一、引言随着电力电子系统的不断发展和需求升级，半导体的散热性能成为了制约其效能发挥的关键因素之一。

作为新兴的高性能材料，碳化硅（SiC）因其优越的物理、电学特性，被广泛应用于现代电力电子系统中的MOSFET模块。

本篇研究主要围绕双面散热SiC MOSFET模块的电、热特性以及其模块封装技术进行探讨。

二、SiC MOSFET模块电特性分析1. 工作原理与基本构成SiC MOSFET模块以其独特的结构和工作原理，在电力电子系统中发挥着重要作用。

其基本构成包括SiC MOSFET芯片、散热基板、封装材料等。

在工作过程中，通过控制栅极电压，实现对源极和漏极的开关控制。

2. 电性能优势相比传统的硅（Si）基MOSFET，SiC MOSFET具有更高的工作温度、更低的导通电阻和更高的开关速度等优势。

这些优势使得SiC MOSFET在高温、高频率的应用场景中具有显著的优势。

三、双面散热设计与热特性分析1. 双面散热设计为提高SiC MOSFET模块的散热性能，我们采用了双面散热设计。

通过在模块的上下两侧分别设置散热基板，有效地提高了模块的散热效率，降低了工作过程中的温度上升。

2. 热特性分析双面散热设计使得SiC MOSFET模块的热特性得到了显著改善。

在高温环境下，模块的温升速率明显降低，延长了模块的使用寿命。

同时，良好的散热性能也保证了模块在长时间工作过程中的稳定性。

四、模块封装技术探讨1. 封装材料与工艺为保证SiC MOSFET模块的电气性能和机械强度，我们选用了具有良好导热性、绝缘性和机械强度的封装材料。

在封装工艺上，我们采用了先进的封装技术，确保了模块的可靠性和稳定性。

2. 封装优势通过优化封装工艺，我们实现了SiC MOSFET模块的小型化、轻量化和高集成度。

这不仅降低了系统的制造成本，还提高了系统的整体性能。

同时，良好的封装工艺也保证了模块在恶劣环境下的可靠性和稳定性。

车规级1.2kV SiC MOSFET特性和可靠性研究

车规级1.2kV SiC MOSFET特性和可靠性研究车规级1.2kV SiC MOSFET特性和可靠性研究随着电动车市场的不断扩大和能源效率的提高，功率器件的研发成为了一个关键的领域。

在功率器件中，SiC (碳化硅) MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）作为一种新型材料的器件，因其高功率密度、低导通电阻和低开关损耗等优势，受到了广泛的关注。

车规级1.2kV SiC MOSFET的特性和可靠性研究成为了当前的研究热点之一。

车规级1.2kV SiC MOSFET是指适用于汽车电子系统、工业驱动和航空航天等领域的SiC MOSFET，其耐压等级达到了1.2千伏。

下面将从特性和可靠性两个方面来探讨这一领域的研究进展。

首先，车规级1.2kV SiC MOSFET具有许多优异的特性。

首先，相比于传统的硅功率器件，SiC MOSFET具有更低的导通电阻，能够提供更高的功率密度。

其次，SiC MOSFET具有更低的开关损耗，能够提高系统的能效。

此外，SiC MOSFET还具有更高的工作温度范围和更好的抗辐射能力，适用于各种恶劣的工作环境。

最后，SiC MOSFET的开关速度更快，能够实现更高的工作频率，有助于减小系统尺寸。

其次，可靠性是车规级1.2kV SiC MOSFET研究中的另一个重要方面。

由于在实际应用中，功率器件通常需要长时间连续工作，因此其可靠性显得尤为重要。

研究发现，车规级1.2kV SiC MOSFET的可靠性受到一些因素的影响。

首先，温度是车规级1.2kV SiC MOSFET可靠性的一个关键因素。

高温会导致电子迁移变差和热应力增大，进而影响器件的性能和寿命。

因此，在实际应用中应该采取措施来控制器件的工作温度，以提高其可靠性。

其次，电压应力也是车规级1.2kV SiC MOSFET可靠性的一个重要因素。

过高的电压应力会导致电场加剧和漏电变大，从而影响器件的性能和可靠性。

因此，合理设计电源系统以降低电压应力是提高器件可靠性的关键。

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ｔｈｅｌ＇ｅＳｌｌ￣ａｌ＇ｃｈｏｂｊｅｃｔｓ，ｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃａｎｄｏｕｔｐｕｔｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｉｔｃｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓａｒｅｍｅａｓｕｒｅｄ
第５１卷第８期
２Ｏｌ７年８月
电力电子技术
ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏ１．５１，Ｎｏ．８Ａｕｇｕｓｔ２０１７
ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ静态温度特性研究
汪洋１，２，卢志飞１，２，李世强１，２，李剑波
关键词：金属氧化物半导体场效应晶体管；碳化硅；静态特性中图分类号：ＴＮ３８６．１文献标识码：Ａ文章编号：１０００ — １００Ｘ（２０１７）０８ — ００２０ — ０４
ＳｔｕｄｙｏｆＳｔａｔｉｃＳａｔｔｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳｉＣＭＯＳＦＥＴ
ａｎｄｖｅｒｉｉｆｅｄｂｙｈｅｔｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓｏｆｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔａｌｎｄａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｓｒｕｌｔｓ．Ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｈａｔｔｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｌ－ａｏｘｉｄｅ — ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｉｆｅｌｄ－ｅｆｅｃｔｔｒｎｓａｉｓｔｏｒ；ｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅ；ｓｔａｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｉｔｃｓ
ｏｎｓｔａｉｔｃｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆＳｉＣＭＯＳＦＥＴｒｅａｑｕｉｔｅｏｂｖｉｏｕｓａｎｄｈｅｔｐｒｅｓｅｎｔｅｄｍｏｄｅｌｉｓｖｌｉａｄ．
ｓｉｓｔｏｒａｅｒｏｂａｉｔｎｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓ，ａｓｔａｔｉｃｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｍｏｄｅｌｆｏｒＳｉＣＭＯＳＦＥＴｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ
度特性实验结果。建立了ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ静态等效电路模型，最后对该模型进行了验证。结果表明，温度对ＳｉＣ
ＭＯＳＦＥＴ静态特性及参数的影响较为明显。所பைடு நூலகம் 立的等效电路模型能正确反映ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ的静态特性。
ｉｆｒｓｌｔｙ．Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖｏｌｔａｇｅ，ｎｓ — ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ，ｏｎ－ｓａｔｔｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｉｎｔｅｒｎｌａｇａｔｅｒｅ —
（１．国网浙江省电力公司舟山供电公司，浙江舟山３１６０２１；
２．浙江舟山海洋输电研究院有限公司，浙江舟山３１６０２１）
摘要：以实际碳化硅（ｓｉｃ）金属氧化物半导体场效应晶体管（ＭＯＳＦＥＴ）器件为对象，首先测试了不同温度下的转移和输出特性，获取了温度对其阈值电压、跨导、导通电阻和内栅极电阻的影响规律，接着基于所得到的温