5sic mosfet短路特性評估及其溫度依賴性模型

1、MOSFET 短路特性評估及其溫度依賴性， 在 ShortCircuitCharacteristicsEvaluationofSiCMOSFETanditstureDependentMOSFET 短路特性評估及其溫度依賴性， 在 ShortCircuitCharacteristicsEvaluationofSiCMOSFETanditstureDependent : SiC fault of the convert ergy. This p ,室 研究項目（2007DA10512716301）。This work is jo ly supported by National Key Resea

2、rch and Development Program (2016YFB0901800), National Natural Science Foundation of China (51607016), Chongqing Research Program of Research and Frontier Technology (cstc2016jcyjA0108), and 1-2。其在光伏、風電等新能源發(fā)電系統，電機驅動及Research foundation of S e Key Laboratory er 存在拖尾電流，可以降低開關損耗，提高開關速度4-6&， 相 1 SiCMOSF

3、ET1.1 相 1 SiCMOSFET1.1 試 圖1 1.2t4I ds t00 tt0t設備及其型號如表 2 所示。2 1.2t4I ds t00 tt0t設備及其型號如表 2 所示。2 under hard fault.路過程可分為 4 個階段：減小，di/dt呈現負斜率。 階段 4t4：t4 時刻，被測器件兩端驅動電壓撤除，如果器件在t4時刻關斷以后失效，定義時刻 t1 Id:Vdc:Vds:t4 t4 時刻關斷以后失效，定義t1t4 Rohm80STM Vgs:Vgs: Id:Vds:Vdc:時間Vds: Vdc: Id:時間圖4 CREEVgs: 0Vds: Vdc: I : d時

4、間05圖3 Rohm 短路特性 Vgs:Vgs: Id:Vds:Vdc:時間Vds: Vdc: Id:時間圖4 CREEVgs: 0Vds: Vdc: I : d時間05圖3 Rohm 短路特性BCREE 器件 時間5 為 。Vgs: Vds: Vdc: Id: 時間Vgs: Vds:V :Id:時間 漏極電流V 式(3)所示3125oC Vgs:2ni(T)1.71016T2 T 2 T3 Id:Vds:Vdc:時間 式(3)所示3125oC Vgs:2ni(T)1.71016T2 T 2 T3 Id:Vds:Vdc:時間 V :Id:時間:654 3直流母線電壓111100 o的C2M00

5、800120D100oC時，短路耐受時間只有 5s。直流母線電壓(b) 短路能量與直流母線電壓關系 circuitenergy. 短路能量短路時間CREE100 和 公司的SiCMOSFET相比，科銳公司相同功 R Cth,chip c V c dchip 時， W/(mK) ； c 是 4H-SiC 的比熱容， c=-126.97+3.74T4.1010-3T2+2.1110-6T34.06料密度，g/cm3 30-32。 2SiCMOSFET短路熱網絡模 熱容計算結果列在表 6 中。 P型基P型基 cdA0 和 公司的SiCMOSFET相比，科銳公司相同功 R Cth,chip c V c

6、 dchip 時， W/(mK) ； c 是 4H-SiC 的比熱容， c=-126.97+3.74T4.1010-3T2+2.1110-6T34.06料密度，g/cm3 30-32。 2SiCMOSFET短路熱網絡模 熱容計算結果列在表 6 中。 P型基P型基 cdA0CRth40圖8 U T 本文根據 4H-SiC 的材料特性以及被測 從表0-0圖Vds(V)Id(A)Pd(kW)180180 常數 1=Rth,chipCth,chip 已經遠大于實際短路時間，因而利失 0 表010 12 16 時間246) 節(jié)點節(jié)點0 -24610 12 16 時間11 損耗及結溫分布曲線differe

7、ntcase 11 030 60 90 時間 Rth,chip 225mK/WCth,chip 在 Loss(mJ)Pd(kW)Vds(V)Id(A)Loss(mJ) Pd(kW) Vds(V) Id(A) 溫度l12s 常數 1=Rth,chipCth,chip 已經遠大于實際短路時間，因而利失 0 表010 12 16 時間246) 節(jié)點節(jié)點0 -24610 12 16 時間11 損耗及結溫分布曲線differentcase 11 030 60 90 時間 Rth,chip 225mK/WCth,chip 在 Loss(mJ)Pd(kW)Vds(V)Id(A)Loss(mJ) Pd(kW)

8、 Vds(V) Id(A) 溫度l12s 的是 CRCR010 20 30 60 70 80 90 時間CR .3SiCMOSFE 3 45 6 的是 CRCR010 20 30 60 70 80 90 時間CR .3SiCMOSFE 3 45 671短路時間增RthRth8Rth9 11 漏電CthCthCth10-1 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 時間024610-10-(a)25oC時Rohm10-00 123456789 .97863 51202468時間(b)25oC時CREE DC bus voltage. 層間溫度分布漏極電流漏極電流N+ P型基N-漂移區(qū)N

9、+ 襯漏 4結 SiC 功率器件的短路承受能力這一關鍵 Ids6.77321085.94961010e00613T 1.7433109e0 . QianZhaoming,ZhangJunming,ShengKuang.S usand 4結 SiC 功率器件的短路承受能力這一關鍵 Ids6.77321085.94961010e00613T 1.7433109e0 . QianZhaoming,ZhangJunming,ShengKuang.S usand , , 現狀及展望J . 中國電子科學學報, 2009, Zhang Bo, Deng Xiaochuan, Zhang Yourun, et

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11、ed with er 2015:1-5.19 WangZ,ShiX,LeonMTolbert,etal. 18 SHIY,XIER,WANGL,etal.Short-circuitcapability: markingSiCandGaNwithSi-basedgedness in SiC MOSFETs compared with er 2015:1-5.19 WangZ,ShiX,LeonMTolbert,etal.TemperatureJahdiS,AlatiseO,OrtizGonzAlezJA,etal.Temperature and-63(2):849-erIEEE Tran 20

12、ions er Electronics, 2016, SheX,HuangAQ,BurgosR.Reviewofsolid-s etechnologies and their application er distribution ea,b,OuaidaRemyb,ChaillouxThibault,etElectronics,2013,1(3):186-Electrical and reliability of l MOSFETs at high temperature and in SC conditionsC. , Geneva,2015:1- er MOSFETsJ. IEEE Jou

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