SiC功率MOSFET驱动与应用电路的研究

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SiC作为一种宽禁带的半导体材料,具有击穿电场强度高、电子饱和漂移速度高、热导率高等优点,因而使SiC功率MOSFET拥有高耐压、快开关速度、低损耗等特性,广泛地用于高频电力电子技术领域。本文主要针对SiC功率MOSFET的驱动和应用电路进行了探究,主要研究内容如下:首先,简述了 SiC功率MOSFET的结构特点及其I-V特性,分析了影响其静态和动态特性的栅极驱动电压和栅极电阻等主要参数,对比了 SiC功率MOSFET与硅器件关键特性的差异,并对SiC功率MOSFET的开关特性进行了仿真分析。其次,依据SiC功率MOSFET驱动电路的设计要求,通过实验研究了不同驱动电阻Rg对SiC功率MOSFET的开关特性的影响。并在此基础上,基于BM6103FV芯片设计了SiC功率MOSFET的驱动电路,对栅极脉冲UGS波形进行了实际测量,验证了所设计的SiC功率MOSFET驱动电路有效可行。最后,基于SiC功率MOSFET设计了一款用于LED驱动的应用电路。对各电路模块的功能进行描述,并利用仿真和实验方法对所设计的电路进行了性能测试。结果表明,电路输出功率为65W,效率为91%,输出直流电压为19.4V,输出电流为3.5A,性能参数符合设计指标要求,并且体积小、功耗低。本文的研究成果可以为SiC功率MOSFET的推广应用提供参考。
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