具有快速開關(guān)和低VCESAT的1200V碳化硅雙極性晶體管
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圖3 額定電流15 A的1200 V SiC BJT的電流增益、VCESAT和VBESAT
圖4顯示了15A 1200V SiC BJT在IC=12 A和800 V及150℃下的開關(guān)測量值，其結(jié)果是VCE上升和下降時(shí)間在10ns-30ns范圍內(nèi)。即便在150℃下，關(guān)斷性能也無拖尾電流，因?yàn)镾iC BJT的存儲(chǔ)電荷非常少，可以推動(dòng)SiC BJT進(jìn)入深度飽和，而無開關(guān)損耗。在通態(tài)(on-state)期間，SiC BJT的快速開關(guān)是由于基區(qū)和集電區(qū)中存儲(chǔ)的自由載流子電荷較少，所以可以忽略對(duì)開關(guān)性能的影響。開關(guān)速度只受寄生的基極-集電極和基極-發(fā)射極電容控制，因此證明了開關(guān)速度和開關(guān)功率損耗極可能與溫度無關(guān)。
圖4 在T=150 C與IC=12 A和VCE=800 V下，導(dǎo)通(左)和關(guān)斷(右)的開關(guān)測量數(shù)值
為了實(shí)現(xiàn)快速開關(guān)，在導(dǎo)通(turn-on)和關(guān)斷(turn-off)期間，使用提供高動(dòng)態(tài)基極電流的驅(qū)動(dòng)電路是非常重要的。圖4中的開關(guān)波形包含了不需要的振蕩，它的產(chǎn)生是因?yàn)門O-247封裝和測試電路中的寄生電感。通過把SiC BJT芯片封裝在具有最小電感的電源模塊中，并分開用于驅(qū)動(dòng)電路和發(fā)射極間連接的引腳，可以獲得改進(jìn)的開關(guān)性能。
飛兆與Danfoss Silicon Power和德國基爾應(yīng)用科學(xué)大學(xué)(University of Applied Sciences Kiel)合作，研制了具有多個(gè)并行BJT芯片的原型電源模塊。原型電源模塊包含了兩個(gè)引線，有六個(gè)并行聯(lián)接的50 A SiC BJT芯片和六個(gè)反向并聯(lián)的50 A SiC肖特基(Schottky)二極管芯片。該電源模塊的尺寸為61 mm x 49 mm，采用環(huán)氧樹脂封裝，采用銀燒結(jié)貼片技術(shù)。圖5顯示了單引線SiC BJT模塊的IC-VCE 特性曲線。在IC=300 A下，正向壓降VCESAT只有1.0 V。
圖5 使用六個(gè)平行50 A 1200 V BJT芯片，采用環(huán)氧樹脂封裝的原型電源模塊的單引線IC-VCE特征曲線
來自SiC BJT的外部器件評(píng)估結(jié)果是肯定的。仿真結(jié)果表明，假如可以用SiC BJT 取代Si IGBT，在PV逆變器中使用1200V器件，升壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率可以從16 kHz提高到64kHz，而不會(huì)增加總的功率損耗。使用SiC BJT和SiC肖特基二極管的完全基于SiC的電源模塊技術(shù)，對(duì)于光伏逆變器和高端馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，能夠提高效率和增加開關(guān)頻率。我們提供驅(qū)動(dòng)電路指南和應(yīng)用指南以支持SiC BJT技術(shù)，為客戶提供改進(jìn)能源效率的解決方案。也提供采用特殊金屬TO-258封裝的SiC BJT，目標(biāo)為高溫電力電子設(shè)備應(yīng)用，比如石油和天然氣鉆探及航空。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/186244.htm
評(píng)論