逆变器vdif电路

半导体碳化硅(SIC)MOSFET特性的详解；

SiC材料因其优异的热导率和禁带宽度而展现出在高温应用、高阻断电压、低损耗以及快速开关等方面的显著优势。相较于Si材料，SiC能够承受更高的操作温度，通常可达600°C。在相同的功率等级下，SiC器件能够显著减少功率器件的数量、散热器体积和滤波元件体积，同时提升整体效率。SiC MOSFET在开发和应用中，导通电阻和开关损耗大幅降低，适用于更高的工作频率，并且高温稳定性卓越。

1. SiC MOSFET的Vd - Id特性

SiC MOSFET与IGBT不同，没有开启电压，因此在宽广的电流范围内都能实现低导通损耗。与室温下Si MOSFET导通电阻可能增加两倍相比，SiC MOSFET的导通电阻上升率较低，易于热设计，并且在高温下的导通电阻也较低。

2. 驱动门极电压与导通电阻

SiC MOSFET的漂移层阻抗较低，但MOS沟道部分的迁移率较低，导致沟道阻抗高于Si器件。因此，提高门极电压可以得到更低的导通电阻，建议使用Vgs=18V进行驱动。使用通常的IGBT和Si MOSFET的驱动电压Vgs=10~15V时，无法充分利用SiC的低导通电阻性能。

3. Vg - Id特性

SiC MOSFET的阈值电压在数mA时与Si MOSFET相当，室温下约为3V（常闭）。但当电流达到几A时，门极电压在室温下需要约为8V以上，对误触发的耐性与IGBT相当。温度升高会导致阈值电压降低。

4. Turn-on特性

SiC MOSFET与Si-IGBT和Si MOSFET的Turn-on速度相近，大约几十ns。但在感性负载开关时，由于下臂二极管的恢复电流导致损耗较大，这与Si-IGBT和Si-MOSFET中的体二极管性能偏差有关。

5. Turn-off特性

SiC MOSFET的最大特点是原理上不会产生尾电流，最大开关损耗仅为IGBT的约10%，有利于节能和散热设备的小型化。且在高温下，SiC MOSFET的开关损耗几乎不受影响，可以进行50kHz以上的高频开关动作。

6. 高频化与滤波器小型化

高频化使得电路设计更为灵活，滤波器等被动器件可以实现小型化。

7. 内部门极电阻

SiC MOSFET的内部门极电阻与门极电极材料的薄层阻抗和芯片尺寸相关。尽管结电容较小，但门极电阻也较大。推荐使用几Ω左右的外部门极电阻实现快速开关。

8. 门极驱动电路

SiC MOSFET是一种易于驱动的电压驱动型开关器件。推荐的驱动门极电压为ON侧+18V，OFF侧0V。在要求高抗干扰性和快速开关的情况下，也可以施加-3~-5V左右的负电压。

9. 体二极管的Vf和逆向导通

SiC MOSFET体内存在体二极管，开启电压约为3V，正向压降（Vf）较高。逆向并联外置二极管时，不需要串联低压阻断二极管。通过向门极输入导通信号使体二极管逆向导通，可以降低体二极管的Vf问题。

10. 体二极管的恢复特性

SiC MOSFET的体二极管恢复特性与SBD相同，具有超快速恢复性能，与IGBT外置的FRD相比，恢复损耗大幅降低。体二极管的恢复时间不受正向输入电流If的影响，在逆变器应用中，即使只由MOSFET构成桥式电路，也能实现非常小的恢复损耗，有助于减少噪音。

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