在這篇電力電子教程中，我們將研究一種工作溫度顯著高于環(huán)境溫度的碳化硅(SIC)整流器的行為。當我們設想一個電路時，可以將其比作一個必須在“高溫環(huán)境”中工作的電機牽引系統(tǒng)。

　　使用Mathematica進行仿真和分析

　　上圖顯示了一個寬帶隙(WBG)半導體二極管，用字母D表示。當我們談論與正弦輸入相關(guān)的輸出電壓時，指的是遠高于300K(標準環(huán)境溫度)的溫度。此外，我們假定負載電阻已知。

　　通過碳化硅二極管的電流‘i’由以下表達式給出：

　　方程(1)包含了多個不同的項，我們都很容易記住。量v表示二極管上的電壓降，而i0表示反向飽和電流，約為1μA。參數(shù)η是無量綱的，我們可以將其近似為1。電勢用符號VT表示。

　　以下方程給出了電勢VT的表達式：

　　根據(jù)方程(2)提供的信息，我們可以看到VT包含了二極管的行為，從而也包括了整流器在高溫時的行為。在方程(1)中，利用基爾霍夫第二定律來確定二極管上的電壓：

　　通過使用必要的替換，我們可以得到一個頻率為f的正弦輸入，其表達式如下：

　　此時，需要使用合適的軟件(如Mathematica)在高溫極限下求解方程(4)所表達的問題。

　　現(xiàn)在，我們來看一下這個量的電路意義：

　　稱為溫度的電壓等效值。從方程(1)中，假設η=1，我們可以看到：

　　這表明將二極管帶到高于300K(典型室溫)的溫度相當于增加了偏置電壓。更確切地說，我們得到了圖4所示的曲線，其中我們也看到，對于相同的v，電流隨著T的增加而減少。這是因為隨著溫度的增加，二極管的微分電阻(大約等于VT與電流i的比值)增加。

碳化硅半導體由于具有高熱導率，能夠比硅或鍺更好地散熱，這意味著它們不需要散熱器。然而，我們將在下一次電力電子教程中研究溫度對工作點的影響。浮思特科技專注功率器件領(lǐng)域，為客戶提供IGBT、IPM模塊等功率器件以及MCU和觸控芯片，是一家擁有核心技術(shù)的電子元器件供應商和解決方案商。