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一种具有穿通型NPN结构的新型SiC MOSFET以提升反向性能
A Novel SiC MOSFET With a Reach-Through NPN Structure for Enhancing Reverse Performance
| 作者 | Shan Lu · Dong Liu · Yi Kang · Xiaolong Lu · Xiarong Hu |
| 期刊 | IET Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年6月 |
| 卷/期 | 第 18 卷 第 1 期 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 技术标签 | SiC器件 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 碳化硅MOSFET 贯穿JFET结构 导通电压 开关损耗 电流路径宽度 |
语言:
中文摘要
提出并利用Sentaurus TCAD仿真验证了一种集成穿通型JFET结构的SiC MOSFET。通过MATLAB bvp4c分析穿通电场模型，揭示了电子分布、穿通电场及电子加速机制。仿真结果表明，该结构可提供更宽且单向的反向导通电流路径，并降低导通压降VON，使开关开通和关断损耗分别降低53.4%和8.9%，反向导通电流路径宽度提升91%。因此，RT-MOS在高功率与高频应用中具备显著竞争力。
English Abstract
A SiC MOSFET with an integrated reach-through JFET structure is proposed and demonstrated by Sentaurus TCAD. The reach-through electric field model is analysed by MATLAB bvp4c to understand the electron distribution, reach-through electric field and the electron accelerating mechanism. The simulation results indicate that the RT structure can provide a wider and unipolar reverse conduction current path with lower VON. Therefore, the switch _E_ ON and _E_ OFF are reduced by 53.4 % and 8.9 %. And the width of the current path in reverse conduction is improved by 91%. It is obvious that the RT-MOS is a significant competitor in high-power and high-frequency applications.
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SunView 深度解读
该穿通型NPN结构SiC MOSFET技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。反向导通性能提升91%和开关损耗降低53.4%，可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的三电平拓扑设计中，优化双向功率流控制效率。在电动汽车驱动产品线，该技术可提升OBC充电机和电机驱动器的双向能量传输能力，降低反向恢复损耗。对于高频应用场景，更低的VON和开关损耗可提高PowerTitan储能系统的循环效率和功率密度。建议在下一代SiC功率模块设计中引入该穿通电场调控机制，结合阳光现有MPPT和GFM控制算法，进一步提升系统级能效。