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MPS結(jié)構(gòu)SiC二極管場路耦合建模及多速率電熱聯(lián)合仿真分析

賈英杰; 肖飛; 段耀強(qiáng); 羅毅飛 艦船綜合電力技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(海軍工程大學(xué)); 湖北省武漢市430033; 華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院; 湖北省武漢市430074

摘要：該文建立一種適用于Pi N-肖特基混合型(merged PiN schottky,MPS)結(jié)構(gòu)SiC二極管的場路耦合模型。模型同時(shí)考慮該類二極管芯片在浪涌大電流極端工況下的電氣特性以及芯片溫度耦合作用的影響。首先,基于MPS結(jié)構(gòu)的芯片特點(diǎn),應(yīng)用集總電荷建模方法建立能夠表征其電氣特性的物理模型,同時(shí)基于有限元仿真平臺建立與實(shí)際SiC模塊封裝結(jié)構(gòu)和尺寸一致的熱模型。其次,應(yīng)用PSpice-COMSOL仿真平臺,建立基于MPSSiC二極管電氣模型和熱模型的場路耦合模型,并通過多速率仿真策略解決電路仿真與熱仿真時(shí)間尺度懸殊的問題,實(shí)現(xiàn)二極管電氣與溫度特性的表征及仿真分析。最后,基于Cree 1200V/300A模塊中二極管在浪涌條件下的工作特性對該文建立的模型進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。結(jié)果表明,提出的場路耦合模型具有仿真精度和仿真效率高的優(yōu)點(diǎn),為MPS結(jié)構(gòu)SiC二極管在極端工況下的特性研究提供一種分析方法。

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