SiC肖特基二极管在升压斩波电路中的应用分析.pdf

第45卷第6期
电力电子技术
Vol 45. No6
2011年6月
Power Electronics
June 2011
iC肖特基二极管在升压斩波电路中的应用分析
雷海峰,温家良2,金鋭2,刘明光
1.北京交通大学,北京100041;2中国电力科学研究院,北京100192)
摘要:对碳化硅(SiC)肖特基二极管(SBD)在升压斩波电路中的应用进行了深入研究。实验中分别对普通Si
极管和 Sic SBD进行了比较,结果表明,SiC二极管具有良好的动态特性,其反向恢复电流约为普通Si二极管
的1/4,同时对ICBT开通时的电流过冲有很好的抑制作用。此外,对載流子寿命对二极管反向恢复的影响进行
了仿真分析,结果表明,缩短少数载流子寿命能很好地抑制反向恢复电流峰值,减小反向恢复时间。
关键词:肖特基二极管;碳化硅;反向恢复;少子寿命
中图分类号:TN31
文献标识码:A
文章编号:1000-100X(2011)06-0103-03
pplication and Analysis of Sic Schottky Diode in Boost Chopper DC Converter
LEI Hai-feng, WEN Jia-liang, JIN Rui2, LIU Ming-guang
(1. Beijing iaotong Uninersity, Beijing 100044, China
Abstract: The application of Sic Schottky diode in the Boost chopper DC converter is researched in-depth The exper-
iment uses the ordinary Si diode and the Sic Schottky diode for comparison. Experimental results show that the Sic
Schottky diode has a good dynamic performance, the reverse recovery current is smaller than the Si diode aver-age of
about 4 times and has good inhibitory for the IGBT turn-on curent overshoot n addition, the effect of carrier lifetime
to the diode reverse recovery is analyzed, simulation results show that shorten the carrier lifetime can reduce the peak
reverse recovery current and reverse recovery time
Keywords: Schottky diodes: silicon carbide reverse recovery; minority carrier lifetime
Foundation Project: Supported by States Grid Cooperation of China Technology Program(No.Zl71-09-001)
换中,升压二极管的反向恢复会限制开关频率的
随着制造工艺的不断完善,基于Si的电力电提高,同时引起较大反向恢复损耗、过高di/t而产
子器件性能已发挥到i材料的极限状态,尽管
生电磁干扰。在此利用实验研究 SIC SBD在升压斩
单个高压i功率器件的电流处理能力已提高到波电路中的实际应用,说明该二板管对GCBT及整
4kA以上,但其电压处理能力一般都低于8kV
个电路的影响,同时利用软件 Silvaco模拟了二极
电力电子事业发展的基础是电力电子器件,而次管在相同电路条件下,不同载流子寿命对反向恢
定其性能最主要的因素是材料。因此,要在电力电复电流峰值及反向恢复时间的影响,以此来证明
子事业产生革命性影响,必须从材料入手。在宽禁SC器件短载流子寿命是减小反向恢复电流峰值
带半导体中,SiC在电力电子器件中的发展比较
和缩短关断时间的一个主要因素。
成熟,具有高临界雪崩击穿电场强度、高载流子饱2实验电路原理及数据分析
和漂移速度以及高的热导率,使SiC器件在高温、
高压、高频、大功率等方面拥有巨大应用潜カ。
2.1实验电路与原理
目前SiC二极管主要是同 Si IGBT反并联使
为验证 SIC SBD在减小反向恢复方面的优
势,在此采用简单可靠的升压斩波电路实验,原理
用,国际上已开始将该IGBT应用于汽车逆变器間
感应加热逆变器和航空电机驱动逆变器等领如图1所示。当IGBr导通时,输入电压加在L
域,在降低损耗方面效果显著。在硬开关Boo变上,因此电感电流远线性上升,二极管VD截止
当IGBT关断时,储存在L中的能量通过VD传送
基金项目:国家电网公司科技项目(ZL71-09-001)
到负载R,C的作用是维持输出电压稳定在一定范
定稿日期:2011-04-29
围内。所以,理想情况下C和L越大越好。设IGBT
作者简介:雷海峰(1986-),男,内蒙古鸟海人,士研究导通时间为tm,在此阶段L上积蓄的能量为Eita
生,研究方向为电カ电子器件在电力系统中的应用。
当ICBT处于断态时电源E和L共同向C充电,
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