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SiCMOSFET(silicon carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)以其优越特性受到国内外学者的广泛关注,采用SiC器件的转换器可以有更高的开关频率、适应高温工作,实现高功率密度。在一些应用场合可以显著提高电能变换装置的性能。为使SiCMOSFET在实际应用中有更好的依据和可靠性,为电力电子设计者提供应用参考,本文重点研究了SiCMOSFET的相关模型,建立了PSpice和Matlab/Simulink不同环境下的模型。
(1)与SiMOSFET相比,SiCMOSFET具有更低的功率损耗,更适合高压、高频、高温等场合的应用。基于对功率MOSFET分立器件终端行为的理解,本文针对美国Cree公司生产的CMF20120DSiCMOSFET功率器件进行了研究和建模。
(2)给出了提取SiCMOSFET器件特征参数的方法,并结合SiCMOSFET相关特性定义和制造商提供的技术手册,建立了基于PSpice的SiCMOSFET模型。引入了温控电压源和温控电流源补偿温度特性,使模型在较宽的温度范围内有效。通过与技术手册和双脉冲电路基验证了模型的正确性。
(3)通过理论分析,在传统Si基横向双注入MOSFET静态特性的基础上,建立SiCMOSFET的半物理静态模型。详细阐述了核心单元、阈值电压、漏极电流补偿的建模过程,建立了完整的SiCMOSFET静态模型。在分析MOSFET栅极等效电路和SiCMOSFET开关特性的基础上,建立了SiCMOSFET的动态分析模型。并对模型进行了仿真验证,分析其精确性。
(4)搭建适合Matlab应用的仿真模型,将该模型应用于单相逆变器中,并在Matlab/Simulink中进行仿真研究。通过施加高频率的方法,观察SiCMOSFET的开通和关断瞬时波形以及稳态输出波形,验证SiCMOSFET模型建立的正确性和可用性。并验证了SiCMOSFET在高频条件下的稳定性。
(1)与SiMOSFET相比,SiCMOSFET具有更低的功率损耗,更适合高压、高频、高温等场合的应用。基于对功率MOSFET分立器件终端行为的理解,本文针对美国Cree公司生产的CMF20120DSiCMOSFET功率器件进行了研究和建模。
(2)给出了提取SiCMOSFET器件特征参数的方法,并结合SiCMOSFET相关特性定义和制造商提供的技术手册,建立了基于PSpice的SiCMOSFET模型。引入了温控电压源和温控电流源补偿温度特性,使模型在较宽的温度范围内有效。通过与技术手册和双脉冲电路基验证了模型的正确性。
(3)通过理论分析,在传统Si基横向双注入MOSFET静态特性的基础上,建立SiCMOSFET的半物理静态模型。详细阐述了核心单元、阈值电压、漏极电流补偿的建模过程,建立了完整的SiCMOSFET静态模型。在分析MOSFET栅极等效电路和SiCMOSFET开关特性的基础上,建立了SiCMOSFET的动态分析模型。并对模型进行了仿真验证,分析其精确性。
(4)搭建适合Matlab应用的仿真模型,将该模型应用于单相逆变器中,并在Matlab/Simulink中进行仿真研究。通过施加高频率的方法,观察SiCMOSFET的开通和关断瞬时波形以及稳态输出波形,验证SiCMOSFET模型建立的正确性和可用性。并验证了SiCMOSFET在高频条件下的稳定性。