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本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种功率器件的驱动电路和逆变电路。本实用新型具有以小的恢复电流并联SiC二极管，能够在不增加MHz频带噪声的情况下显著降低导通损耗和恢复损耗，有助于降低逆变器的损耗和噪声。本实用新型提供了一种功率半导体器件的开关电路和逆变电路，该功率半导体器件包括硅IGBT及其IGBT与SiC二极管组合的模块，其中，栅极上的电阻设置为小于栅极下的电阻。

一种功率器件驱动电路和逆变电路

[0001]技术领域

[0002]本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种功率器件的驱动电路和逆变电路。包括功率半导体开关器件，该功率半导体开关器件与具有小反向恢复电流的自转二极管并联连接，例如宽禁带半导体(例如SiC和GaN)的肖特基势垒二极管或宽禁带半导体的PiN二极管，以及包含该自转二极管的逆变电路。

[0003]背景技术

[0004]现有技术中，图5示出了使用IGBT(绝缘栅双极晶体管)的公共逆变器的电路图。逆变器由六个IGBT和二极管组成，通过上下臂IGBT的交替切换，从主电路电源向负载电机供电。逆变装置中的IGBT和二极管需要减少导通损耗和开关损耗。为了减少这种损耗，需要改进IGBT的结构，降低导通电压，或者改进IGBT的驱动电路，使IGBT能够高速驱动。通常使用由Si形成的PiN二极管作为二极管。

[0005]现有技术中，图6示出了对应于单相的IGBT的电路图，以及当下IGBT接通时上二极管的恢复波形和下IGBT的接通波形。通过高速(实线波形)驱动IGBT比正常驱动速度(虚线波形)快，提高了IGBT导通过程中的di/dt，降低了导通损耗和恢复损耗。然而，PiN二极管反向恢复的di/dt也增加，并且PiN二极管反向恢复电流衰减期间的电流变化(反向恢复di/dt)乘以主电路电感L以产生换相浪涌(△Vp＝lx反向恢复di/dt)，其中，当电源电压(E)和浪涌电压(△Vp)之和(E+△Vp)超过功率半导体开关器件的耐压时，功率半导体器件可能损坏。因此，提出了降低主电路电感的工艺和改变导通di/dt的工艺。

[0006]现有文献公开了一种检测自由转动二极管的恢复电流，分两步切换导通di/dt，从而降低导通损耗和浪涌电压的技术。

[0007]此外，现有文献公开了一种分三步(高速、低速和高速)控制导通栅极驱动速度的技术，以解决导通di/dt设置为高速时产生的dv/dt高的问题，它在少许兆赫兹以上产生噪声，导致外围设备误操作，实现了高频段的降噪和损耗的降低。

[0008]如上所述，根据现有技术IGBT逆变器和以前公开的实用新型，试图通过改变栅极充电速度来降低导通损耗和浪涌电压，或者降低高频范围内的噪声和损耗。然而，Si-PiN二极管存在着一些缺陷，即在大电流传导时恢复电流变大，在短时间内传导小电流时产生大的浪涌电压。

[0009]公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

[0010]实用新型内容

[0011]本实用新型的目的在于提供利用肖特基势垒二极管(如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN))的半导体器件的驱动电路，该肖特基势垒二极管是代替Si使用的新型宽带隙半导体，从而高速驱动栅极。

[0012]该功率器件驱动电路包括：功率半导体开关器件和具有小反向恢复电流的续流二极管，其中，功率半导体开关器件的栅极上电阻设置为小于其栅极下电阻。

[0013]作为一种进一步的技术方案，包括：

[0014]当功率半导体器件和栅极驱动电路的线电感用Lg表示时，功率半导体器件的埋电阻用Rgin表示，功率半导体器件的输入电容用Cies表示，功率半导体开关器件的导通电阻用Rgon表示，导通电阻满足以下条件：

[0015]

[0016]作为一种进一步的技术方案，其电容器与功率半导体开关器件的栅极电阻并联设置，作为实现高速驱动的手段。

[0017]作为一种进一步的技术方案，所述具有小反向恢复电流的续流二极管包括宽禁带半导体的肖特基势垒二极管。

[0018]作为一种进一步的技术方案，所述具有小反向恢复电流的续流二极管包括宽禁带半导体的PiN二极管。

[0019]作为一种进一步的技术方案，所述宽禁带半导体包括：SiC和GaN。

[0020]本实用新型提供一种功率器件逆变电路，其包括功率半导体开关器件、具有小反向恢复电流的自转二极管、一种功率半导体模块；所述功率半导体模块具有功率开关器件和自由转动二极管，以及功率半导体开关器件的栅极驱动电路，其中，功率半导体模块的功率半导体开关器件的第一高压侧端子和宽带隙半导体的肖特基势垒二极管的第二高压侧端子独立布置，电感设置在第一高压侧端子和第二高压侧端子之间。

[0021]作为一种进一步的技术方案，所述具有小反向恢复电流的续流二极管包括宽禁带半导体的肖特基势垒二极管。

[0022]作为一种进一步的技术方案，所述具有小反向恢复电流的续流二极管包括宽禁带半导体的PiN二极管。

[0023]作为一种进一步的技术方案，所述功率半导体模块的栅极驱动速度与具有小反向恢复电流的自转二极管并联。

[0024]采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

[0025]本实用新型提供的功率器件驱动电路和逆变电路，其具有以小的恢复电流并联SiC二极管，能够在不增加MHz频带噪声的情况下显著降低导通损耗和恢复损耗，有助于降低逆变器的损耗和噪声。本实用新型提供了一种功率半导体器件的开关电路和逆变电路，该功率半导体器件包括硅IGBT及其IGBT与SiC二极管组合的模块，其中，栅极上的电阻设置为小于栅极下的电阻。