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中压碳化硅技术推动的高功率电子应用：综述
High-Power Electronic Applications Enabled by Medium Voltage Silicon-Carbide Technology: An Overview
Morten Rahr Nielsen · Shiyue Deng · Abdul Basit Mirza · Benjamin Futtrup Kjærsgaard 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
随着社会的电气化和绿色转型，对支持电力需求的高效大功率电子转换器的需求达到了前所未有的高度。关键推动因素是新兴的中压（MV）碳化硅（SiC）半导体器件，与硅基同类器件相比，其静态和动态性能均有所提升。本文全面概述了中压碳化硅技术的最新进展，研究了工业界和学术界现有的半导体器件和功率模块，并通过全面回顾典型的大功率电子应用，将这些器件和模块与它们的适用性直接关联起来。最后，对中压碳化硅技术的适用性和商业普及前景进行了展望。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，中压碳化硅（MV SiC）技术的发展为我们在光伏逆变器、储能系统及新能源解决方案领域带来了重大战略机遇。该技术相较于传统硅基器件在静态和动态性能上的显著提升，直接契合我们产品向高功率密度、高效率方向演进的核心需求。 在光伏逆变器应用场景中，MV SiC器件能够支持更高的直...
碳化硅MOSFET的近似SPICE建模
Approximate SPICE Modeling of SiC MOSFETs
Pawel Piotr Kubulus · Janus Dybdahl Meinert · Szymon Beczkowski · Asger Bjørn Jørgensen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
摘要：近年来，宽带隙（WBG）半导体的应用使SPICE电路仿真软件面临巨大挑战，需要以较低的计算量对快速振荡瞬态进行准确评估。WBG半导体SPICE建模的主要局限之一是现有软件中缺乏内置模型，这迫使人们使用包含大量非线性方程的行为建模。采用这种实现方式会导致高昂的计算成本和收敛性问题。本文提出一种对WBG半导体进行近似建模的通用方法，利用现代开源SPICE软件的功能，通过将非线性模型公式与SPICE模型公式解耦来提高收敛性，并将非线性模型更新的计算成本转移到SPICE软件之外。所提出的建模方法适...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET近似SPICE建模技术具有重要的工程应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们正大规模采用碳化硅等宽禁带半导体器件来提升产品的功率密度和转换效率。然而，在产品研发阶段，传统SPICE仿真工具在处理SiC器件的快速开关瞬态和高频振荡时面临...
直接键合铜基板底部铜层对功率模块局部放电性能的影响
Impacts of the Bottom Copper Layer of Direct-Bond Copper Substrates on the Partial Discharge Performance in Power Modules
Yuan Gao · Kai Yin · Claus Leth Bak · Asger Bjørn Jørgensen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
本文研究了直接键合铜（DBC）基板底部铜层对功率模块局部放电（PD）性能的影响。建立了不同布局的DBC样品有限元仿真模型，并对其电场分布进行了对比分析。结果表明，通过使底部铜层浮空、施加一半的高压，或者部分或完全去除底部铜层，可以显著降低DBC基板三相点处的最大电场。制作了多个DBC样品，并对其局部放电性能进行了实验测试。完全去除底部铜层可使局部放电起始电压（PDIV）提高79%以上。实验结果与仿真分析吻合良好，验证了研究结果。制作了一个采用完全去除底层铜概念的模拟功率模块，并按照IEC 602...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于DBC基板底层铜层优化以提升局部放电性能的研究具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能变流器向中高压、大功率方向发展的趋势下，功率模块的绝缘可靠性已成为制约产品性能提升的关键瓶颈。 该研究通过有限元仿真与实验验证相结合，系统分析了底层铜层不同布局方案对电场分布的影响...