[发明专利]一种实现Si IGBT软开关特性的混合型器件

摘要

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。

主权项

1.一种实现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Si IGBT，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，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，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；第一种调制方式为：除去Si IGBT开通或关断期间，SiC MOSFET一直保持导通，当Si IGBT发生开关动作时，SiC MOSFET会提前关断，直至Si IGBT完成开关动作后SiC MOSFET将再次导通；该调制下实现了Si IGBT的软开通，其开通过程为：在t1时刻前，Si IGBT关断，SiC MOSFET导通；在t1时刻SiC MOSFET关断，Si IGBT在经过一段延迟时间T_d2后在t2时刻开通，SiC MOSFET再经过一段延迟时间T_d1‑T_d2后在t3时刻再次导通，至此Si IGBT开通过程结束；这样的开关状态描述为零电压硬电流(ZVHC)开通，即在Si IGBT电流迅速升高之前，电压先降低为零，但该开关状态下电流的变化率di/dt较快，在电流上升时由器件特性影响Si IGBT电压波形将出现一个突起；该调制下同时也实现了Si IGBT的软关断，其断开过程为：在t4时刻前，Si IGBT导通，SiC MOSFET导通；在t4时刻SiC MOSFET关断，Si IGBT在经过一段延迟时间T_d2后在t5时刻关断，SiC MOSFET再经过一段延迟时间T_d1‑T_d2后在t6时刻再次导通，至此Si IGBT关断过程结束；这样的开关状态描述为零电流硬电压(ZCHV)关断，即在Si IGBT电压迅速升高之前，电流先降为零,但该开关状态下电压的变化率dV/dt较快，在电压上升时由器件特性影响Si IGBT电流波形将出现一个突起；第二种调制方式为：Si IGBT开通后，SiC MOSFET经过一段延迟时间再导通，在Si IGBT关断前，SiC MOSFET会先于Si IGBT提前关断；该调制下实现了Si IGBT的软开通，其开通过程为：在t1时刻前，Si IGBT关断，SiC MOSFET关断；在t1时刻Si IGBT导通，SiC MOSFET在经过一段延迟时间T_d3后在t2时刻导通，至此Si IGBT开通过程结束；这样的开关状态同样描述为零电压硬电流(ZVHC)开通；该调制下同时也实现了Si IGBT的软关断，其断开过程为：在t3时刻前，Si IGBT导通，SiC MOSFET导通；在t3时刻SiC MOSFET关断，Si IGBT在经过一段延迟时间T_d4后在t4时刻关断，至此Si IGBT开通过程结束；这样的开关状态描述为零电压零电流2(ZVZC2)软关断，即在Si IGBT电压升高之前，电流先降为零,但该开关状态下电压的变化率dV/dt较小；这样通过上述两种调制方式实现Si IGBT软开关特性，减小动态开关损耗。