[发明专利]一种实现Si IGBT软开关特性的混合型器件

说明书

本发明公开了一种实现Si IGBT软开关特性的混合型器件，由一个碳化硅金氧半场效晶体管SiC MOSFET和一个硅绝缘栅双极型晶体管Si IGBT串联组合而成，电流从SiC MOSFET的漏极流入、源极流出，SiC MOSFET的源极与Si IGBT的集电极相连接，从而流入至Si IGBT，再从其发射极流出；在混合型器件运行过程中，根据实际的电路环境，通过两种不同的调制方法来实现Si IGBT软开关特性。

技术领域

本发明属于器件优化及应用技术领域，更为具体地讲，涉及一种实现SiIGBT软开关特性的混合型器件。

背景技术

硅材料绝缘栅双极型晶体管(Si IGBT)是一种非常重要的功率半导体元件，它在大电流等级下导通损耗低且器件成本低，因此广泛应用于大功率等级的设备中如中压电机驱动、电动汽车牵引逆变器及风光并网逆变器。

然而由于Si IGBT少子器件的特征，在器件关断时往往会产生的拖尾电流导致较大关断损耗，Si IGBT的开关频率因此也普遍偏低。为减少Si IGBT的开关损耗，研究者们在其设计和优化都做了大量的工作：通过驱动电路的优化来提高Si IGBT开关速度，增加额外有源开关器件及辅助电路，增加额外的无源器件及配合使用脉宽调制策略实现软开关等。但上述策略均增加了成本及电路复杂性。Si IGBT的开关速度由储藏电荷决定，不同的是金氧半场效晶体管MOSFET由其内部寄生电容决定。该特性使其在开关损耗方面有较大的优势，尤其是碳化硅材料的MOSFET(SiC MOSFET)，更适应用在高频开关的场合。但碳化硅为新兴材料成本较高，其普及应用因此也受到了限制。如何将两种材料的器件结合起来，发挥各自优势，降低成本对器件及相关应用的发展有着重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种实现Si IGBT软开关特性的混合型器件，利用两种不同的调制方式可有效减小Si IGBT动态开关损耗以帮助提高Si IGBT开关频率。

为实现上述发明目的，本发明一种实现Si IGBT软开关特性的混合型器件，其特征在于，包括：一个碳化硅金氧半场效晶体管SiC MOSFET和一个硅绝缘栅双极型晶体管SiIGBT，通过将SiC MOSFET和Si IGBT串联组成混合型器件；

混合型器件运行时，电流从SiC MOSFET的漏极流入、源极流出，SiCMOSFET的源极与Si IGBT的集电极相连接，从而流入至Si IGBT，再从其发射极流出；在混合型器件运行过程中，可根据不同的应用需求选择两种不同的调制方法来实现Si IGBT软开关特性；