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SiC MOSFET替代Si MOSFET,自举电路是否适用?

摘要:随着宽禁带半导体材料sic(碳化硅)的发展与应用,sic mosfet作为一种新型功率器件逐渐受到关注。然而,在sic mosfet应用中,自举电路作为一种常见的驱动电路方式,其适用性受到了一些争议。本文将对sic mosfet替代si mosfet后自举电路的适用性进行详细分析,并通过实际举例进行说明。
关键词:sic mosfet;si mosfet;自举电路;功率器件
引言
随着能源技术的持续进步与发展,功率器件作为能源转换与控制的核心元件,其性能和效率要求也在不断提高。近年来,宽禁带半导体材料sic(碳化硅)逐渐成为研究的热点之一。sic mosfet作为一种新型功率器件具有低导通电阻和高开关速度的优势,已经成为替代传统si mosfet的理想选择。然而,在sic mosfet的应用过程中,是否还可以使用传统si mosfet常用的自举电路,这是一个需要探讨的问题。
sic mosfet与si mosfet的差异
sic mosfet与si mosfet之间存在一些本质上的差异,这使得原本适用于si mosfet的自举电路在sic mosfet应用中可能会出现一些问题。
首先,由于sic mosfet的漏电流较小,其输出电容较小,因此在关断过程中累积的电压较低。相比之下,si mosfet存在漏电流较大的问题,使得在关断后会产生较高的电压,更有利于自举电路中电容的充电。因此,在sic mosfet中,使用传统的自举电路时,可能存在电容未能充满的情况。
其次,sic mosfet的压降较小,开关速度较快。这意味着在自举电路中,电容充电时间也会相应减小。而传统自举电路的设计是基于si mosfet的特点,其充电时间是根据si mosfet的关断过程来确定的,因此自举电路的整体设计可能无法适应sic mosfet的特性。
自举电路在sic mosfet中的适用性分析
虽然自举电路在sic mosfet中可能存在一些问题,但在一些特定的应用场景中仍然可以发挥作用。
首先,对于一些低功率的应用或者要求不高的应用,sic mosfet与si mosfet的特性差异并不会对电路性能产生较大的影响。因此,在这些场景中,使用传统的自举电路也是可行的。
其次,对于一些要求更高性能的应用,可以根据sic mosfet的特性调整自举电路的设计。例如,在电容的选择上,可以选择响应更快的高速电容来适应sic mosfet的开关速度;在充电时间的确定上,可以根据sic mosfet的开关速度来调整,并适时进行实验验证。
举例说明
以一个电动车的驱动系统为例,如果原本使用si mosfet进行驱动,需要使用自举电路实现高侧开关管的驱动。而如果将si mosfet替换为sic mosfet,可能会遇到自举电路无法充分充电的问题。
为了解决这个问题,可以对自举电路进行调整,选择更快响应的高速电容来适应sic mosfet的开关速度,并根据sic mosfet的特性调整电容充电时间。经过实验验证,调整后的自举电路能够很好地充电,并保证sic mosfet的正常工作。
结论
总之,sic mosfet作为传统si mosfet的替代品,在一些高性能应用中具有明显的优势。尽管sic mosfet的特性与si mosfet存在一些差异,在使用自举电路时可能会遇到一些问题,但通过调整自举电路的设计,可以克服这些问题。在实际应用中,可以根据sic mosfet的特性进行相应的调整和优化,以确保自举电路的适用性和高效性。
参考文献:
1. chatterjee, sitangshu. bootstrap circuitry of sic mosfet: an investigation from circuit level analysis.” microelectronics reliability 55.9-10 (2015): 2022-2029.
2. sitbon, thomas, et al. bootstrap gate driver for sic mosfet: design and optimization.” ieee transactions on industry applications 52.2 (2016): 1782-1790.
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