1 200 V碳化硅MOSFET与硅IGBT器件特性对比性研究

李　磊，宁圃奇，温旭辉，张　栋

（1.北京电动车辆协同创新中心，北京100081；2.中国科学院电工研究所，北京100190；3.中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室（电工研究所），北京100049）

1 200 V碳化硅MOSFET与硅IGBT器件特性对比性研究

李磊1，2，3，宁圃奇1，2，3，温旭辉1，2，3，张栋1，2，3

（1.北京电动车辆协同创新中心，北京100081；2.中国科学院电工研究所，北京100190；3.中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室（电工研究所），北京100049）

搭建了输出特性测试电路、漏电流测试电路、双脉冲测试电路和Buck电路，对1 200 V SiC MOSFET 和Si IGBT的输出特性、漏电流、开关特性和器件损耗进行了对比研究，分析了SiC MOSFET的主要优缺点。分析结果表明，SiC MOSFET在高温条件下依然拥有稳定的阻断能力；在同样的工作条件下，SiC MOSFET损耗更小，适合在高频率、大功率场合下使用；SiC MOSFET的跨导低，导通电阻大，所以门极驱动电压需要比较大的摆幅（-5/+20 V）；由于开关速度很快，SiC MOSFET对线路杂散参数更加敏感。

碳化硅；输出特性；漏电流；双脉冲测试；Buck电路

引言

硅（Si）电力电子器件的性能逐渐接近材料理论极限。目前，商业化的Si IGBT最高耐压为6.5 kV［1］。由于关断时的拖尾电流会造成比较大的损耗，采用Si IGBT的大功率电力电子变流器在硬开关的条件下，最高开关频率仅为几kHz。因此，在大多数的中等电压等级（6.5～10 kV）应用中，变流器为了实现较高的开关频率，常常采用较低电压等级（1.7～3.3 kV）的器件结合复杂的多电平控制策略。这使得大功率、高频率的电力电子变流器体积庞大、结构复杂。

近年来，以碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体材料的出现，为器件性能的大幅度提高提供了可能。……