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Analytical Modeling of the Silicon Carbide (SiC) MOSFET during Switching Transition for EMI Investigation EMI 조사를 위한 스위칭 전환 중 탄화규소(SiC) MOSFET의 분석 모델링

Yingzhe WU, Hui LI, Wenjie MA, Dingxin JIN

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요약 :

더 높은 차단 전압, 더 높은 작동 온도, 빠른 스위칭 특성, 더 낮은 스위칭 손실 등의 장점을 갖춘 탄화규소(SiC) MOSFET은 더 많은 주목을 받고 있으며 응용 분야에서 기존 실리콘(Si) 전력 반도체를 대체할 수 있게 되었습니다. 위의 모든 장점에도 불구하고 결과적으로 SiC MOSFET의 초고속 스위칭 전환으로 인해 전자기 간섭(EMI) 문제가 유발됩니다. EMI 조사를 위해 SiC MOSFET의 스위칭 동작을 빠르고 정확하게 평가하기 위해 분석 모델이 제안되었습니다. 이 모델은 기생 인덕턴스, 접합 커패시터의 비선형성, 네거티브 피드백 효과 등 대부분의 핵심 요소를 종합적으로 고려했습니다. LsCgd 전력 및 게이트 스테이지 루프에 의해 공유되는 트랜스 컨덕턴스의 비선형성, 전압 및 전류 링잉 스테이지 중 표피 효과는 SiC MOSFET의 스위칭 성능에 상당한 영향을 미칩니다. 또한 Stateflow를 통해 SiC MOSFET의 스위칭 동작을 분석적이고 직관적으로 설명하기 위해 FSM(유한 상태 기계)이 특히 활용됩니다. 이중 펄스 테스트(DPT)를 기반으로 스위칭 전환 동안 계산된 파형과 측정된 파형을 비교하여 제안 모델의 유효성과 정확성을 검증합니다. 또한, MOSFET의 드레인-소스 전압 스펙트럼을 적절하게 표현할 수 있어 SiC 소자 적용 시 EMI 조사에 적합합니다.

발행
IEICE TRANSACTIONS on Electronics Vol.E102-C No.9 pp.646-657
발행일
2019/09/01
공개일
온라인 ISSN
1745-1353
DOI
10.1587/transele.2018ECP5079
원고의 종류
PAPER
범주
반도체 재료 및 장치

작성자

Yingzhe WU
  University of Electronic Science and Technology of China (UESTC)
Hui LI
  University of Electronic Science and Technology of China (UESTC)
Wenjie MA
  University of Electronic Science and Technology of China (UESTC)
Dingxin JIN
  University of Electronic Science and Technology of China (UESTC)

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