摘要
碳化硅(SiC)功率器件作为第三代宽禁带半导体，相对硅(Si)器件而言，具有耐高温、高压和高频的特性。因此被广泛地应用在电力电子器件的制作上，其中SiC MOSFET因其材料特性能获得了更多的关注。本文首先介绍了研究背景，分析了国内外研究现状。同时列举出对SiC MOSFET的基本建模方法，比较不同模型的优缺点。 其次分别建立了SiC MOSFET的静态以及动态模型。静态模型通过基本的构建MOSFET内核M与外加模块的等效电路建模方法完成，运用PSpice仿真软件对各模块及整体静态模型进行了仿真验证，仿真结果与datasheet具有高度一致性。动态模型包括SiC MOSFET的结电容模型和体二极管模型。提出了一种非线性子电路仿真模型，该模型既满足SiC MoSFET结电容的非线性，又利于电路仿真。接着建立了SiC MOSFET的开关瞬态数学模型，详细分析了各阶段结电容对开关电压及电流变化率的影响。同时以降压(buck)变换器为测试平台，进行了仿真及实验方面的验证，提取出不同结电容对应下的电压及电流变化率，比较结果与理论分析具有一致性，表明模型能够反映结电容对SiC MOSFET开关特性的影响规律，能够为实际应用中改善SiC MOSFET的开关特性提供理论基础。 最后本文建立了一种基于电路仿真的碳化硅肖特基二极管(SiC SBD)模型。所提出模型准确考虑了二极管的反向I-V特性，并且简化了考虑温度影响的总电阻模型，提供了一种快速高效建模的思路，针对新型SiC SBD完成了建模。同时基于datasheet详细提取了SiC SBD的整体参数。所提出模型被应用到PSpice仿真器中，仿真结果显示该模型与PSpice仿真模型相比具有更高的精确性。同时还测试了该模型在不同温度下的静态特性表现，结果与datasheet能够高度匹配，表明该模型能够准确反映不同温度下SiC SBD的器件特性。最终通过仿真及实验完成了对其动态特性的验证。同时对SiC SBD和Si二极管进行了性能比较，凸显了SiC器件性能方面的优势。
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