一種高效SiC MOSFET管-IGBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于電子器件領(lǐng)域，尤其涉及一種高效SiC MOSFET管?IGBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件,所述高效SiC MOSFET管?IGBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件包括SiC?MOSFET管和IGBT管，所述SiC MOSFET管?IGBT管和所述IGBT管并聯(lián);本實(shí)用新型提供的高效SiC MOSFET管?IGBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件巧妙利用了SiC?MOSFET管與IGBT管兩種不同器件的優(yōu)點(diǎn)，避開(kāi)了他們的缺點(diǎn)，可以明顯降低器件損耗，提高變換器的效率，為節(jié)能節(jié)排做貢獻(xiàn)。此外，本電路復(fù)合器件適用范圍廣泛，可以使用于現(xiàn)在IGBT或者SiC MOSFET器件成熟使用的場(chǎng)合，比如buck、boost、有源PFC、逆變器、DCDC變換器等電路。
【專利說(shuō)明】
一種高效S i C MOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電子器件領(lǐng)域，尤其涉及一種高效SiC MOSFET管-1GBT并聯(lián)的電路復(fù)合器件。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展，各種晶體管成為非常重要的電子元件，在這之中，IGBT管和SiC-MOSFET管由于其良好的性能受到了越來(lái)越多的關(guān)注。
[0003]IGBT管中文名稱為絕緣柵雙極型晶體管，是20世紀(jì)80年代中期出現(xiàn)的一種復(fù)合器件，它的輸入控制部分為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，輸出級(jí)為雙極結(jié)型晶體管，兼有場(chǎng)效應(yīng)晶體管和電力晶體管的優(yōu)點(diǎn):高輸入阻抗，電壓控制，驅(qū)動(dòng)功率小，開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率可達(dá)10?40kHz，飽和壓降低，電壓電流容量較大，安全工作區(qū)寬。但是由于其高輸入阻抗效應(yīng)，IGBT開(kāi)關(guān)的損耗一般比較大。此外，IGBT具有高反向耐壓和大電流特性，但是對(duì)驅(qū)動(dòng)電路要求很嚴(yán)格，并且不適合工作在高頻場(chǎng)合，一般IGBT的工作頻率為20kHz以下。
[0004]SiC-MOSFET管中文名稱為碳化硅-金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，與IGBT不同，SiC-MOSFET不存在開(kāi)啟電壓，所以從小電流到大電流的寬電流范圍內(nèi)都能夠?qū)崿F(xiàn)低導(dǎo)通損耗。SiC-MOSFET管具有工作頻率高且耐高溫能力強(qiáng)，同時(shí)又具有通態(tài)電阻低和開(kāi)關(guān)損耗小等特點(diǎn)，是高頻高壓場(chǎng)合功率密度提高和效率提高的應(yīng)用趨勢(shì)。但是，SiC-MOSFET管相對(duì)于IGBT管導(dǎo)通內(nèi)阻高，這就限制它的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件，旨在設(shè)計(jì)一種開(kāi)關(guān)速度快且開(kāi)關(guān)損耗小的電子器件。
[0006]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件，所述高效SiC MOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件包括SiC-MOSFET管和IGBT管，所述SiC-MOSFET管和所述IGBT管并聯(lián)。將兩者并聯(lián)之后可以發(fā)揮IGBT和SiC的優(yōu)點(diǎn)，而屏蔽兩者的缺點(diǎn)。
[0007]本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述SiC-MOSFET管的漏極D與所述IGBT管的集電極C相連，所述漏極D與所述集電極C之間可以通過(guò)低感導(dǎo)線相連，也可以直接相連，或者通過(guò)集成電路板相連。
[0008]本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述SiC-MOSFET管的源極S與所述IGBT管的發(fā)射極E相連，所述源極S與所述發(fā)射極E之間可以通過(guò)低感導(dǎo)線相連，也可以直接相連，或者通過(guò)集成電路板相連。
[0009]本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述SiC-MOSFET管的柵極Gl與所述IGBT的門(mén)極G2不相連，所述SiC-MOSFET管的柵極Gl與所述IGBT的門(mén)極G2為所述高效SiC MOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件的共同驅(qū)動(dòng)端。作為復(fù)合器件的驅(qū)動(dòng)端，柵極Gl和門(mén)極G2并不相連，而是分別與其他電子元件相連，這樣才能實(shí)現(xiàn)所述高效SiC MOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件的錯(cuò)時(shí)驅(qū)動(dòng)或同時(shí)驅(qū)動(dòng)。
[0010]本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件為同時(shí)驅(qū)動(dòng)或者錯(cuò)時(shí)驅(qū)動(dòng)。錯(cuò)時(shí)驅(qū)動(dòng)是指所述SiC-MOSFET管優(yōu)先于所述IGBT管開(kāi)通，利用了所述SiC-MOSFET管低開(kāi)關(guān)損耗的特點(diǎn)，當(dāng)所述SiC-MOSFET管完全導(dǎo)通后再導(dǎo)通IGBT管，這樣IGBT管的發(fā)射極E和集電極C之間電壓為零，可以無(wú)損耗開(kāi)通。所述IGBT管優(yōu)先于所述SiC-MOSFET管關(guān)閉，這樣IGBT管的發(fā)射極E和集電極C之間電壓為零，可以無(wú)損耗關(guān)閉。
[0011]同時(shí)驅(qū)動(dòng)是指所述SiC-MOSFET管與所述IGBT管同步開(kāi)通和關(guān)閉。
[0012]本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述SiC-MOSFET管與所述IGBT管集成封裝。使得所述高效SiC MOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件更適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型提供的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件巧妙利用了SiC-MOSFET管與IGBT管兩種不同器件的優(yōu)點(diǎn)，避開(kāi)了他們的缺點(diǎn)，可以明顯降低器件損耗，提高變換器的效率，為節(jié)能節(jié)排做貢獻(xiàn)。此外，本電路復(fù)合器件適用范圍廣泛，可以使用于現(xiàn)在IGBT或者SiC MOSFET器件成熟使用的場(chǎng)合，比如buck、boos t、有源PFC、逆變器、DCDC變換器等電路。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件示意圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件錯(cuò)時(shí)驅(qū)動(dòng)的示意圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件同時(shí)驅(qū)動(dòng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1示出了本實(shí)用新型提供的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件示意圖。從圖1中可以看出，所述高效SiC MOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件包括SiC-MOSFET管和IGBT管，所述SiC-MOSFET管和所述IGBT管并聯(lián)，所述SiC-MOSFET管的漏極D與所述IGBT管的集電極C相連，所述SiC-MOSFET管的源極S與所述IGBT管的發(fā)射極E相連，所述SiC-MOSFET管的柵極Gl與所述IGBT的門(mén)極G2不相連，所述SiC-MOSFET管的柵極Gl與所述IGBT的門(mén)極G2為所述高效SiC MOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件的共同驅(qū)動(dòng)端?？梢詫⑺鯯iC-MOSFET管與所述IGBT管集成封裝。
[0018]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件錯(cuò)時(shí)驅(qū)動(dòng)的示意圖。錯(cuò)時(shí)驅(qū)動(dòng)是指所述SiC-MOSFET管優(yōu)先于所述IGBT管開(kāi)通，利用了所述SiC-MOSFET管低開(kāi)關(guān)損耗的特點(diǎn)，當(dāng)所述SiC-MOSFET管完全導(dǎo)通后再導(dǎo)通IGBT管，這樣IGBT管的發(fā)射極E和集電極C之間電壓為零，可以無(wú)損耗開(kāi)通。所述IGBT管優(yōu)先于所述SiC-MOSFET管關(guān)閉，這樣IGBT管的發(fā)射極E和集電極C之間電壓為零，可以無(wú)損耗關(guān)閉。
[0019]從圖2中可見(jiàn)，TO時(shí)刻:驅(qū)動(dòng)SiC-MOSFET管開(kāi)通，利用SiC-MOSFET管低開(kāi)關(guān)損耗的特點(diǎn)。
[0020]tO?tl階段:SiC-MOSFET管開(kāi)通，為IGBT形成零電壓開(kāi)關(guān)條件
[0021]tl時(shí)刻:SiC-MOSFET管已經(jīng)完全導(dǎo)通，IGBT發(fā)射極E和集電極C之間已經(jīng)形成零電壓，此時(shí)驅(qū)動(dòng)IGBT開(kāi)通，形成事實(shí)上的零電壓開(kāi)通，作用類似于軟開(kāi)關(guān)，開(kāi)通損耗極低。
[0022]tl~t2階段:IGBT和SiC-MOSFET管已經(jīng)開(kāi)通，選擇導(dǎo)通壓降低的IGBT，避免了SiC-MOSFET管導(dǎo)通內(nèi)阻高的缺點(diǎn)，進(jìn)一步降低電力變換的損耗。
[0023]t2時(shí)刻:關(guān)閉IGBT的驅(qū)動(dòng)，使IGBT零電壓關(guān)閉
[0024]t2~t3階段:IGBT零電壓關(guān)閉，幾乎沒(méi)有損耗。
[0025]t3時(shí)刻:關(guān)閉SiC-MOSFET管的驅(qū)動(dòng)，利用SiC-MOSFET管低開(kāi)關(guān)損耗的特點(diǎn)。
[0026]t3~t4階段:高效SiC MOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件關(guān)閉階段。
[0027]t4時(shí)刻:即為下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始，同t0。
[0028]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件同時(shí)驅(qū)動(dòng)的示意圖。同時(shí)驅(qū)動(dòng)是指所述SiC-MOSFET管與所述IGBT管同步開(kāi)通和關(guān)閉。
[0029]從圖3中可見(jiàn)，t0時(shí)刻:驅(qū)動(dòng)SiC-MOSFET管和IGBT開(kāi)通。
[0030]t0?tl階段:高效SiC MOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件開(kāi)通階段；
[0031]tl時(shí)刻:關(guān)閉驅(qū)動(dòng)
[0032]tl~t2階段:高效SiC MOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件關(guān)閉階段；
[0033]t2時(shí)刻:即為下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始，同t0。
[0034]本實(shí)用新型具體實(shí)施例的有益效果為:本高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件巧妙利用了SiC-MOSFET管與IGBT管兩種不同器件的優(yōu)點(diǎn)，避開(kāi)了他們的缺點(diǎn)，可以明顯降低器件損耗，提高變換器的效率，為節(jié)能節(jié)排做貢獻(xiàn)。此外，本電路復(fù)合器件適用范圍廣泛，可以使用于現(xiàn)在IGBT或者SiC MOSFET器件成熟使用的場(chǎng)合，比如buck、boost、有源PFC、逆變器、D⑶C變換器等電路。
[0035]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效SiC MOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件，其特征在于:所述高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件包括SiC-MOSFET管和IGBT管，所述SiC-MOSFET管和所述IGBT管并聯(lián)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件，其特征在于:所述SiC-MOSFET管的漏極D與所述IGBT管的集電極C相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件，其特征在于:所述SiC-MOSFET管的漏極D與所述IGBT管的集電極C通過(guò)低感導(dǎo)線相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件，其特征在于:所述SiC-MOSFET管的源極S與所述IGBT管的發(fā)射極E相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件，其特征在于:所述SiC-MOSFET管的源極S與所述IGBT管的發(fā)射極E通過(guò)低感導(dǎo)線相連。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件，其特征在于:所述SiC-MOSFET管的柵極Gl與所述IGBT的門(mén)極G2不相連，所述SiC-MOSFET管的柵極Gl與所述IGBT的門(mén)極G2為所述高效SiC MOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件的共同驅(qū)動(dòng)端。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件，其特征在于:所述高效SiC MOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件為錯(cuò)時(shí)驅(qū)動(dòng)，所述SiC-MOSFET管優(yōu)先于所述IGBT管開(kāi)通。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件，其特征在于:所述高效SiC MOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件也可以為同時(shí)驅(qū)動(dòng)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效SiCMOSFET管-1GBT管并聯(lián)的電路復(fù)合器件，其特征在于:所述SiC-MOSFET管與所述IGBT管集成封裝。
【文檔編號(hào)】H02M1/00GK205544896SQ201620097849
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日
【發(fā)明人】劉程宇, 楊戈戈, 呂安平
【申請(qǐng)人】深圳科士達(dá)科技股份有限公司