MPS结构SiC二极管场路耦合建模及多速率电热联合仿真分析

作者：贾英杰; 肖飞; 段耀强^*; 罗毅飞

来源：中国电机工程学报, 2019, 39(19): 5585-5886.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.190749

• 碳化硅二极管
• MPS二极管
• 浪涌电流
• 场路耦合
• 电热联合仿真

该文建立一种适用于Pi N—肖特基混合型(merged PiN schottky,MPS)结构SiC二极管的场路耦合模型。模型同时考虑该类二极管芯片在浪涌大电流极端工况下的电气特性以及芯片温度耦合作用的影响。首先,基于MPS结构的芯片特点,应用集总电荷建模方法建立能够表征其电气特性的物理模型,同时基于有限元仿真平台建立与实际SiC模块封装结构和尺寸一致的热模型。其次,应用PSpice-COMSOL仿真平台,建立基于MPSSiC二极管电气模型和热模型的场路耦合模型,并通过多速率仿真策略解决电路仿真与热仿真时间尺度悬殊的问题,实现二极管电气与温度特性的表征及仿真分析。最后,基于Cree 1200V/300A模块中二极管在浪涌条件下的工作特性对该文建立的模型进行仿真和实验结果的验证。结果表明,提出的场路耦合模型具有仿真精度和仿真效率高的优点,为MPS结构SiC二极管在极端工况下的特性研究提供一种分析方法。

• 单位
  中国人民解放军海军工程大学; 电子工程学院; 华中科技大学