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储能系统技术 储能系统 SiC器件 ★ 5.0

一种改进JFET区描述的SiC功率MOSFET模型

A SiC Power MOSFET Model With an Improved Description of the JFET Region

作者 Xiangzhen Li · Manhong Zhang · Yumeng Cai · Xiaoguang Wei · Zhibin Zhao · QingXin Meng · Zezhou Chang
期刊 IET Power Electronics
出版日期 2025年8月
卷/期 第 18 卷 第 1 期
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统 SiC器件
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 JFET区域 栅极电压 扩散电流 电场依赖电子迁移率 电容分量
语言:

中文摘要

提出了一种针对JFET区中栅极电压VG控制的耗尽层的新物理模型。详细讨论了扩散电流的影响、采用漂移近似的结果,以及JFET区电场相关电子迁移率的新型双段模型性能。建立了偏置相关电流路径与JFET区未耗尽部分电阻分量之间的直接联系,并提出了精确的漏源电容Cds、栅源电容Cgs和栅漏电容Cgd的表达式,且进行了验证。

English Abstract

A novel physical model is proposed for the gate voltage V$V$G$\_{\\text{G}}$-controlled depletion layer appearing in the JFET region. A detailed discussion has been done on the effect of the diffusion current, the result of adopting the drift approximation, and the performance of a new two-segment model of electric field dependent electron mobility in the JFET region. A direct connection has been built between the bias dependent current path and the resistance divisions in the undepleted portion of the JFET region. A set of accurate expressions for capacitance components Cds$C\_{\\text{ds}}$, Cgs$C\_{gs}$ and Cgd$C\_{gd}$ have been proposed and demonstrated.
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SunView 深度解读

该SiC MOSFET精确建模技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。改进的JFET区物理模型和寄生电容精确表达式可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的SiC器件选型与电路仿真优化。通过准确描述栅压控制下的耗尽层特性和电场相关迁移率,可提升三电平拓扑中SiC器件的开关损耗预测精度,优化死区时间和驱动参数设计。偏置相关电流路径模型有助于PowerTitan大型储能系统在宽工况范围内的热设计优化,提升系统效率和可靠性。该建模方法也可应用于车载OBC和充电桩的SiC功率模块设计仿真,缩短产品开发周期。