摘
要：
为了探究电路中寄生电容对SiC MOSFET高速开关特性的影响，采用理论分析与实验研究相结合的方法，考虑相关寄生电容，对SiC MOSFET的开关过程进行模态分析，确立各部分寄生电容的影响，进而建立高速双脉冲测试平台，对各部分寄生电容对SiC MOSFET开关特性的影响进行研究，揭示各部分寄生电容对SiC MOSFET开关特性的影响规律。实验结果表明：随着SiC MOSFET极间电容的增大，其开关速度降低、开关能量增大，开关过程中的电压、电流尖峰有所降低；与极间电容不同，C增大时会引起电流尖峰的增加。
相对于硅材料，碳化硅材料的较高的击穿电压强度、能带间隙、热导率的特性使得SiC器件更适合应用在高功率密度、高开关频率的场合。高开关频率是SiC器件应用研究的重要方向之一，随着开关频率的增大，电路中的寄生参数对其开关特性的影响也越来越大，导致其在开关过程中的电压、电流发生严重振荡，增大器件应力，严重时甚至导致器件损坏，无法充分发挥SiC器件的性能优势。
近些年，国内外学者对寄生电感的影响已经取得了一些研究成果，但高频下寄生电容的影响同样不可忽视,SiC MOSFET的极间寄生电容较小，无法忽略高频下布线引起的寄生电容，而且SiC MOSFET的极间电容随着其漏源电压的变化呈非线性变化,特别是其漏源电压变化较大时,极间寄生电容的变化不可忽略。因此，探究寄生电容对SiC MOSFET的开关特性的影响，对SiC MOSFET电路设计具有较大的指导意义。目前对寄生参数的影响主要分为以下3种：
1、通过建模和仿真探究寄生参数的影响;
2、通过数学建模推导理论结果；
3、通过实验测试探究寄生参数的影响。
综合考虑以上的方法，本文采用理论分析与实验相结合的方法，首先建立包含寄生参数的双脉冲电路模型，然后通过分模态分析SiC MOSFET在实际电路中的开关过程，建立每一开关模态的数学模型，确立各部分寄生电容对SiC MOSFET开通、关断过程的影响，进而建立针对SiC MOSFET的高速双脉冲测试平台，对各部分寄生电容的影响展开研究，最后根据测量结果，量化各部分寄生电容对SiC MOSFET的开关特性的影响，为电路的设计提供指导作用。
1、SiC MOSFET开关过程分析
1.1、双脉冲电路
考虑了寄生参数的SiC MOSFET双脉冲测试电路原理图如图1所示，其中Q为SiC MOSFET开关管，LL为负载电感，D1为续流二极管。电路中的寄生参数主要有2类：寄生电感和寄生电容。
寄生电感主要包括漏极电感LD，栅极电感LG和共源极电感Lcs以及母线电感L和L2。
寄生电容主要包括SiC MOSFET的极间电容CGs、CGD和CDs以及二极管的寄生电容C。RG为外部栅极驱动电阻，R为内部栅极驱动电阻。
下面通过对SiC MOSFET开关过程分模态分析探究寄生电容对SiC MOSFET开关过程的影响。
1.2开通过程分析
图2是SiC MOSFET开通波形,整个开通过程可以分为4个阶段。
1.3关断过程
图3是SiC MOSFET关断波形，与开通过程类似，关断过程也可以分为4个阶段。
2、各部分寄生电容对开关特性的影响
2.1、栅源极寄生电容Ccs的影响
2.2、栅漏电容C GD 对开关特性的影响
2.3、漏源电容C D s对开关特性的影响
2.4、CJ对开关特性的影响
3、结论
本文通过理论分析和实验相结合，系统地探讨了SiC MOSFET各部分寄生电容对其开关特性的影响，得到了各部分寄生电容对SiC MOSFET开关特性的影响：
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