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共源共栅级联(Cascode)型氮化镓(GaN)功率器件已经逐步商业化,并在耐压、开关性能、温度特性等方面显示出比传统的硅材料器件更为卓越的性能。但在驱动、振荡抑制、封装及可靠性等方面还存在一定的认知问题,在一定程度上影响了 Cascode型GaN功率器件的迅速推广和应用。为促进Cascode型GaN功率器件发挥其性能优势,实现对硅器件的替代,论文做了以下几点工作:论文首先介绍了 GaN功率器件的国内外发展和研究现状,以及GaN器件材料、结构以及静态电气特性。分析了共源共栅级联型和栅极增强(E-mode)型两种GaN器件结构各自的性能优势和不足。然后以大连芯冠科技有限公司的Cascode型GaN功率器件为主要研究对象,以双脉冲测试电路为背景,对Cascode型GaN功率器件的动态特性进行了详细分析,并搭建了仿真电路和实验平台进行验证。为更准确理解Cascode型GaN功率器件的开关过程,搭建了外部级联GaN功率器件,分析了开关过程中耗尽型GaN管与低压Si MOS管各自的开关行为,并且给出了各阶段的关键方程以及优于经典损耗计算方法的器件损耗计算模型。在开关过程中产生的电压电流振荡是影响其高频应用及可靠性的主要因素。论文研究了针对Cascode型GaN功率器件高速应用的驱动电路,并评估了磁珠对开关特性的影响。对开关过程和米勒平台阶段的振荡机理进行了分析,相应给出了具体的振荡抑制方法,主要包括:减小开关速度、减小共源寄生电感、选择合适的驱动电阻、优化布局和设计振荡吸收电路等。最后论文选取了同步Buck和全桥LLC谐振变换器作为Cascode型GaN功率器件应用特性的研究拓扑,并根据设计的参数利用原厂提供的Spice器件模型进行仿真验证,搭建了 Buck-2.5kW和全桥LLC-2kW两台样机,总结了 Cascode型GaN功率器件性能优势,并给出了具体的应用优化及解决方案。实验结果进一步表明了 Cascode型GaN功率器件的优异开关特性,可以适用于硬开关和软开关拓扑。