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结电容对功率MOSFET关断特性的影响分析

作者:丁 继,唐开锋(华润微电子(重庆)有限公司,重庆 400000)时间:2022-10-27来源:电子产品世界收藏

摘 要:为了分析功率MOSFET,本文基于的概念探讨了功率MOSFET关断过程的机理并推导了数学模型,表明了MOSFET关断过程存在“栅控”和“容控”两种控制模式;建立了功率MOSFET的,仿真结果对数学模型进行了验证;设计了实验,实验结果与模型和仿真结果一致。研究结论有助于器件设计优化和应用改善。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202210/439730.htm

关键词

1 引言

功率 MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,金属氧化物场效应管 ) 作为开关器件在电力电子领域广泛应用,随着新能源技术的发展,第三代半导体技术的成熟,功率 MOSFET 迎来了快速发展的机会,但复杂多样的应用环境,各不相同的器件参数,给功率 MOSFET 设计和应用提出新的要求。功率 MOSFET 是器件应用的重要影响因素,在大功率、冷启动或者短路保护等应用中,由于电流较大,关断速度较快,常常出现严重的振荡,导致电磁干扰、性能降低甚至系统失效的问题 [1]是功率 MOSFET 内部寄生电容,与器件关断特性密切相关 [2],基于结电容概念对功率 MOSFET 关断过程进行分析,建立 Spice 模型进行仿真,并设计了实验进行验证。通过对结电容对功率 MOSFET 关断特性的影响进行分析,有利于设计和应用人员对器件特性的了解,有助于器件设计优化和应用改善。

2 功率MOSFET关断过程分析

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分析过程中忽略了电容的非线性、寄生电感、跨导以及阈值电压等因素的影响,同时“栅控”和“容控”两种模式和电容之间的规律缺乏量化分析,问题将在后续工作中继续研究。

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图7 关断电阻对关断过程的影响

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图8 电感电流iL对关断过程的影响

参考文献

[1] 刘松,曹雪,刘瞻.超结高压MOSFET驱动电路及EMI设计[J].电子产品世界,2021(6):77-82.

[2] 余宝伟.大功率SiC MOSFET驱动电路及功率回路振荡问题研究[D].北京:北京交通大学,2021.

[3] BALIGA J B. Fundamentals of power semiconductor devices[M].Springer International Publishing AG. 2018:410- 414.

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[5] LAAFAR S, MAALI A, BOUMAAZ N. Spice electrical model of cool mos transistor considering quasi-saturation effect[J].Journal of Theoretical and Applied Information Technology, 2020,98(11),1927-1936.

[6] DUAN J L, FAN T, WEN X H. Improved SiC power MOSFET model considering nonlinear junction capacitances[C]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2018:2509-2517.

(注:本文转载自《电子产品世界》杂志2022年10月期)



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