摘要：对电力电子技术的应用在一天天的深入人们的生活，传统硅(Si)器件已经无法满足越来越高的性能要求，无法保证系统的可靠运行。而宽禁带半导体器件具有的许多优点，如宽带隙、耐压能力强、开关速度快等，使它在现代电力电子领域十分具有研究应用价值。其中，以碳化硅(Silicon Carbide，SiC)和氮化镓(Gallium Nitride，GaN)器件发展最为快速。

本文主要研究了SiC MOSFET的基本特性以及其在基础电路中的应用。首先，对SiC MOSFET发展现状以及研究进程进行了分析，并分析了SiC MOSFET的几种基本结构和基本特性，选取额定参数相近的Si MOSFET并利用两者的数据手册进行参数的对比，在此基础上利用仿真软件LTspice建立器件模型。参考Cree公司提供的模型文件。对搭建的模型进行基本特性的验证。分别阐述了异步Buck和同步Buck变换器的工作原理，以及不同工作模式下两种Buck的效率区别，研究分析了高频串扰问题以及电路主要元器件损耗的计算。参考传统Si器件在Buck变换器中的研究方式，并基于所搭建的SiC MOSFET模型进行同步Buck变换器的设计并进行仿真验证。

关键词：SiC MOSFET，Buck变换器，同步工作模式，LTspice，损耗计算

目 录

摘 要

Abstract

第一章 绪论-2

1.1电力电子器件发展历程-2

1.2 SiC功率器件研究现状-4

1.3 Buck变换器研究-6

1.4本文内容安排-8

第二章 SiC MOSFET分析-10

2.1 SiC MOSFET结构-10

2.2 SiC MOSFET工作原理-12

2.3 SiC MOSFET特性及参数-13

2.3.1静态特性-14

2.3.2动态特性-17

第三章 SiC MOSFET建模及分析-19

3.1 SiC MOSFET模型-19

3.2 SiC MOSFET特性验证-22

3.2.1静态特性-22

3.2.2动态特性-23

第四章 Buck变换器分析-26

4.1 Buck变换器工作原理-26

4.1.1异步工作模式-26

4.1.2同步工作模式-27

4.1.3效率分析-29

4.2桥臂高频串扰分析-30

4.2.1串扰产生原理-31

4.2.2串扰抑制方法-32

4.3功率损耗分析-33

4.3.1开关管-33

4.3.2电感-33

4.3.3电容-34

第五章 同步Buck变换器仿真及分析-35

5.1同步Buck变换器建模-35

5.2同步Buck变换器仿真结果-36

5.3开关损耗分析-37

第六章 总结与展望-38

6.1 全文工作总结-38

6.2后续工作展望-38

参考文献-39

致    谢-41