一种基于SiC MOSFET新型驱动电路设计研究

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目前,随着电力电子技术的快速发展,功率半导体器件得到越来越广泛的应用,工作环境也越来越复杂。硅基器件(如MOSFET、IGBT等)由于其材料特点,使其发展受到了极大的限制,因此当前迫切需要一种能工作在高温、高压等特殊环境的新型器件。在第三代半导体中SiC材料因为其优良的物理和电学性质吸引了人们的注意,SiC器件发展也越来越快,其中SiC MOSFET就是目前最为成熟的一种SiC器件,而栅极驱动电路对于其应用有着非常重要的意义。本文的具体工作及结果如下:  1.分析了SiC MOSFET的工作原理以及静态特性和动态特性,总结出其驱动电路设计要求。其次是根据其设计要求设计了一种SiC MOSFET驱动电路,该电路具有结构简单,实用性强,速度快,输出功率大等特点。  2.在大功率和高频等特殊环境下工作,为了提高SiC MOSFET的可靠性,还对器件过载保护电路进行研究。分别对过流保护电路和过压保护电路进行研究,并通过PSpice软件对电路进行仿真,仿真结果显示过载保护电路可以有效地保护器件不受损坏。  3.为了提高SiC MOSFET的开关速度又不增加开关噪声,又在驱动电路中增加Gate Boost电路,同样利用PSpice软件仿真可以发现Gate Boost电路可以有效减少开关时间,减小开关损耗。  4.搭建双脉冲实验平台,利用实验平台测试SiC MOSFET的动态特性,根据器件的开关波形来验证驱动电路的基本功能并比较带有Gate Boost驱动电路与传统驱动电路对器件开关特性的影响。通过实验还可以选择适合SiC MOSFET的最佳栅极电阻。最后实验结果表明,所设计的驱动电路具有良好的驱动能力,Gate Boost电路在实际测试中也可以实现其功能,缩短开关时间。  综上,本文设计了一种新型的SiC MOSFET驱动电路,其驱动速度快,输出电流大,可以保证器件安全有效地工作。
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