一种碳化硅MOSFET开关过程分析方法

技术特征：
1.一种碳化硅mosfet开关过程分析方法，其特征在于，所述方法利用双脉冲测试电路来进行分析，分析mosfet开关过程中的漏极电流、漏源极电压和栅源极电压的变化趋势以及它们之间相互的关系，具体步骤包括碳化硅mosfet开通过程、碳化硅mosfet关断过程、非线性电容建模步骤和线性连续的空间状态方程离散化。2.根据权利要求1所述的碳化硅mosfet开关过程分析方法，其特征在于：所述的碳化硅mosfet开通过程包括开通延时阶段、漏极电流上升阶段、漏源极电压下降阶段和栅源极电压上升阶段。3.根据权利要求1所述的碳化硅mosfet开关过程分析方法，其特征在于：所述的碳化硅mosfet关断过程包括关断延迟阶段、漏源极电压上升阶段、漏极电流下降阶段和栅源极电压下降阶段。4.根据权利要求1所述的碳化硅mosfet开关过程分析方法，其特征在于：所述的非线性电容建模步骤具体是根据碳化硅mosfetc3m0120090d的寄生电容值和碳化硅肖特基二极管cvfd20065a上的数据利用曲线拟合的方法提取非线性电容值，拟合函数表示为：其中，c
lv
和c
hv
为在电压最小和最大时电容的值。5.根据权利要求2所述的碳化硅mosfet开关过程分析方法，其特征在于：所述的碳化硅mosfet开通过程中开通延时阶段具体是：在开通延时阶段，续流二极管处于正向导通状态，续流二极管的结电容被短路，由于肖特基二极管的导通压降非常小，设定续流二极管导通时两端的压降几乎为零，因此，v
ds
＝v
dd
保持不变，同时，由于在该阶段v
gs
的值小于v
th
，mosfet沟道处于关断状态，当栅源极电压v
gs
大于v
th
时，mosfet的逐渐开通，开通延迟阶段结束；所述的漏极电流上升阶段为：该阶段mosfet沟道逐渐导通，其中沟道电流i
ch
与v
gs
的关系如下：其中，p＝(g
m2-g
m1
)(v
th1-v
th
)，mosfet的漏极和源极均存在寄生电感，在电流上升阶段会使得漏源极电压发生变化，当负载电流i
dd
全部从续流二极管转移到mosfet之后，电流上升阶段结束；所述的漏源极电压下降阶段为：当负载中的电流i
dd
全部从续流二极管中转移到mosfet以后，续流二极管处于关断状态，二极管的寄生电容c
sk
开始充电。同时，mosfet漏源极电压v
ds
开始下降，直到mosfet完全开通，关系式表达如下：开始下降，直到mosfet完全开通，关系式表达如下：漏源极电压vds下降到v
f
之后，电压下降阶段结束，此时mosfet已经完全开通；
所述的栅源极电压上升阶段为：在该阶段mosfet完全导通，同时由于mosfet回路中有寄生的电容和电感，因此漏极电流i
d
和v
ds
会在电容和电感之间相互作用下在稳定值附近振荡，直到这些储能元件中的能量逐步在电阻中消耗完，电路会达到新的稳定状态，在栅源极电压上升阶段，栅源极电压持续上升直到v
gs
＝v
in
。6.根据权利要求3所述的碳化硅mosfet开关过程分析方法，其特征在于：所述的碳化硅mosfet关断过程中的关断延迟阶段具体为：在关断延迟阶段漏极电流和漏源极电压均维持不变，在关断延迟阶段中输入电压值为零，当栅源极电容c
gs
放电直到v
gs
＝v
mil
之后，关断延迟阶段结束，mosfet关断过程进入漏源极电压上升阶段；所述的漏源极电压上升阶段为：在漏源极电压上升阶段门极回路和功率回路中各个电路状态变量之间的关系与开通过程中的漏源电压下降阶段一致，在此阶段c
sk
处于持续放电状态，而c
ds
处于持续充电状态，在漏源极电压上升到v
dd
之后，漏源极电压上升阶段结束，在漏极电流下降阶段和栅源极电压下降阶段，由于寄生参数的的影响漏源极电压会在v
dd
附近振荡，直到电路达到稳定状态；所述的漏极电流下降阶段为：此阶段续流二极管逐渐打开，c
sk
处于短路状态，负载电流开始从mosfet转移到续流二极管中，当栅源极电压v
gs
小于v
th
，漏极电流下降阶段结束。在该阶段负载电流i
dd
全部转移到了续流二极管中；所述的栅源极电压下降阶段为：当v
gs
<v
th
时，mosfet的关断过程进入v
gs
下降阶段，此时尽管mosfet沟道电流为0，但是由于电路中寄生电容和寄生电感的影响，mosfet漏极电流i
d
不为0，i
d
表示为：7.根据权利要求1所述的碳化硅mosfet开关过程分析方法，其特征在于：所述的线性连续的空间状态方程离散化中离散化方法采用的是近似法，利用状态变量的差商代替微商。

技术总结
本发明公开了一种碳化硅MOSFET开关过程分析方法，所述方法利用双脉冲测试电路来进行分析，分析MOSFET开关过程中的漏极电流、漏源极电压和栅源极电压的变化趋势以及它们之间相互的关系，具体步骤包括碳化硅MOSFET开通过程、碳化硅MOSFET关断过程、非线性电容建模步骤和线性连续的空间状态方程离散化。碳化硅MOSFET的开关特性与系统的整体性能有着非常密切的关系，因此，通过本发明提出的碳化硅MOSFET开关过程分析方法，并在此基础上研究分析了碳化硅MOSFET的开关特性及其影响因素。析了碳化硅MOSFET的开关特性及其影响因素。析了碳化硅MOSFET的开关特性及其影响因素。


技术研发人员：李辉 钟其水 董明海 吴瀛喆
受保护的技术使用者：电子科技大学广东电子信息工程研究院
技术研发日：2021.06.17
技术公布日：2022/12/19