考虑非线性结电容的SiC BJT模型改进

碳化硅(SiC)双极结型晶体管(BJT)因具有低导通电阻、高开关速度以及低温度依赖性等优势成为功率开关应用的一个可行器件,其动态特性主要取决于P/N结中可控硅形成的内部电容,因此建立考虑基极-发射极结电容和基极-集电极结电容的SiC BJT行为模型对SiC BJT功率器件的应用具有重要意义.本文提出了一种考虑非线性结电容的SiC BJT的改进模型,该模型利用受控源对SiC BJT内部结电容进行建模,解决了结电容的非线性以及仿真不收敛等问题.利用仿真软件PSpice对该模型进行了仿真,并与实验得到的直流特性及开关特性进行了对比,验证了模型的有效性.

一种优化动态特性SiC-MOSFET模型及其在高压固态开关的应用

为设计一款保护J-TEXT托卡马克电子回旋管的高压固态开关,新型宽禁带半导体SiC-MOSFET凭借低开关损耗、高耐压和MHz级别的开关频率等优良电气特性,在其中承担核心作用。但是极快的开关速度加剧了开关振荡,导致器件直串时的关断波形质量下降,对均压和抑制过压方法提出更高要求,因此亟需建立精准的模型为SiC-MOSFET在高压保护开关中的应用提供指导。在分析制造商CREE商用模型基础上,提出了一种优化动态特性SiC-MOSFET模型。该优化模型综合考虑栅源电压和漏源电压的影响,对非线性结电容采用多种函数拟合建模,并对杂散阻抗等关键寄生参数进行修正。通过仿真和300 V/3 A双脉冲测试,证明该模型在漏源电压变化率、漏源电流变化率、振荡频率和关断尖峰电压等方面具有更高的准确性。应用该优化模型设计高压固态开关的均压与过压抑制拓扑,在1400 V/700 A条件下对开关模块进行双脉冲测试。在关断时长和尖峰电压等关键指标上,仿真波形与实验波形高度吻合,实测开通关断时间均小于120 ns,指标满足开关模块设计要求,优化模型的实用性得到体现。