《电工技术学报》宽禁带半导体（SiC）的深度应用和融合领域最新优文推荐｜2026年7月26日

《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊，报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国内领先水平的学术及科研成果。中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任，兼《学报》主编。

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作者：刘飞, 杨旭, 阮新波

摘要：SiC MOSFET因具有开关速度快、耐压高、热导率高等优点而得到广泛应用。然而,其高速切换特性也给驱动带来了串扰问题,严重影响了系统的可靠性。因此,该文提出一种基于米勒钳位的SiC MOSFET驱动电路,可有效抑制桥臂串扰电压。首先,分析桥臂串扰的形成原因,从寄生参数和工作模式两个方面,揭示了桥臂串扰的影响因素;其次,提出一种基于米勒钳位的新型桥臂串扰抑制驱动电路,并分析其工作原理;在此基础上,提出驱动电路的参数设计准则;最后,对所提驱动电路进行实验验证,实验结果证明了所提驱动电路对串扰抑制的有效性。

引用本文：刘飞, 杨旭, 阮新波. 一种基于米勒钳位的SiC MOSFET桥臂串扰抑制驱动电路[J]. 电工技术学报, 2026, 41(10): 3437-3447. Liu Fei, Yang Xu, Ruan Xinbo. A Miller Clamping-Based Drive Circuit for Bridge-Arm Crosstalk Suppression in SiC MOSFETs. Transactions of China Electrotechnical Society, 2026, 41(10): 3437-3447.

作者：周野, 薛征宇, 鲜亮, 庹玉龙

摘要：作为新兴宽禁带半导体器件,SiC MOSFET广泛应用于电力电子变流器中。而快速且准确的短路检测是确保SiC MOSFET安全稳定运行的必要条件。首先,该文分析了在硬开关故障与负载短路故障时SiC MOSFET瞬态特性变化,在此基础上,提出一种基于漏源电压脉冲检测的SiC MOSFET短路检测电路。然后,通过检测SiC MOSFET开通瞬态过程中漏源电压负向脉冲实现硬开关故障报警;通过监测静态导通过程中漏源电压正向脉冲实现负载短路故障报警。最后,在给出检测电路设计方法与其器件选型方法的基础上,制作样机并搭建实验平台,对应用该检测电路的不同规格SiC MOSFET在发生硬开关故障、负载短路故障及直通短路故障时的短路检测性能进行测试。结果表明,针对具有不同开关特性的SiC MOSFET,所提检测电路具有检测时间可调、检测速度快的优点,且其参数整定简便、设计难度低,适用于多种电流规格与封装的SiC MOSFET。

引用本文：周野, 薛征宇, 鲜亮, 庹玉龙. 基于漏源电压脉冲检测的SiC MOSFET短路检测电路[J]. 电工技术学报, 2026, 41(10): 3314-3326. Zhou Ye, Xue Zhengyu, Xian Liang, Tuo Yulong. A Short-Circuit Detection Circuit for SiC MOSFET Based on Drain-Source Voltage Pulse Monitoring. Transactions of China Electrotechnical Society, 2026, 41(10): 3314-3326.

作者：何东, 王振忠, 蒋磊, 兰征, 曾进辉

摘要：基于常通型碳化硅（SiC）结型场效应晶体管（JFET）的固态断路器（SSCB）短路故障隔离情况下,主电路与SiC JFET器件寄生参数耦合作用产生的寄生振荡会影响SSCB稳定性,甚至威胁其安全运行。该文对基于常通型SiC JFET器件级联的中压直流SSCB振荡稳定性进行详细理论分析,并提出一种稳定性提升方法。首先,分析SiC SSCB短路故障关断时级联SiC JFET器件漏源极、栅源极电压振荡现象及关键参数耦合对其动态行为的影响。其次,构建SiC SSCB小信号模型,推导闭环传递函数并分析寄生参数交互作用下的失稳机理。再次,为改善短路故障隔离时SiC SSCB的电压振荡幅值,提出改进级联SiC JFET器件栅源极总容抗方法以减小寄生参数对电压振荡的影响。最后,利用搭建的1.5 kV/63 A SiC SSCB实验样机及实验平台,验证了所提方法的有效性,为提升SiC SSCB的运行可靠性和级联SiC JFET器件动静态电压均衡提供了有力支撑。

引用本文：何东, 王振忠, 蒋磊, 兰征, 曾进辉. 基于常通型SiC JFET器件级联的中压直流固态断路器振荡稳定性分析及提升方法[J]. 电工技术学报, 2026, 41(8): 2627-2640. He Dong, Wang Zhenzhong, Jiang Lei, Lan Zheng, Zeng Jinhui. Analysis and Enhancement Methods for Oscillation Stability in Medium-Voltage DC SSCB Based on Cascaded Normally-on SiC JFET. Transactions of China Electrotechnical Society, 2026, 41(8): 2627-2640.

作者：袁天舒, 贾立新, 马定坤, 孙培元, 王来利

摘要：针对10 kV及以上电压等级碳化硅金属氧化物场效应晶体管（SiC MOSFET）器件封装的高电场应力、高寄生参数和新材料新结构带来的热可靠性问题,该文提出一种15 kV/10 A双面碳化硅功率模块的封装设计方案,解决了芯片终端邻域电场集中与寄生电感过高的技术难题。通过半导体仿真软件（TCAD）建立电场仿真模型,提出采用热膨胀系数匹配的自研高分子粘结剂固定聚酰亚胺绝缘框架,覆盖高电场强度区域,并通过温度循环测试验证其热机械可靠性。实验表明,模块在12 kV直流电压下无局部放电现象,动态测试显示其几乎无电压过冲,在10 kV母线电压下的动态测试中,开关速度达217 kV/μs（开通）与58 kV/μs（关断）,总开关损耗仅为9.29 mJ,支持50 kHz高频工况。该研究为高压碳化硅功率模块提供了低寄生参数、高绝缘可靠性的封装方案,可以应用于脉冲功率与高频电能转换领域。

引用本文：袁天舒, 贾立新, 马定坤, 孙培元, 王来利. 15 kV/10 A双面碳化硅功率模块高绝缘低寄生参数高可靠性封装设计[J]. 电工技术学报, 2026, 41(6): 2001-2011. Yuan Tianshu, Jia Lixin, Ma Dingkun, Sun Peiyuan, Wang Laili. 15 kV/10 A Double-Sided SiC Power Module with High Insulation, Low Parasitic Parameters and High Reliability Package Design. Transactions of China Electrotechnical Society, 2026, 41(6): 2001-2011.

作者：姜杰俊, 刘青, 韩伟健, 辛振

摘要：由于碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）具有优异的电热性能, 已在电力、交通、航空航天等诸多领域得到广泛应用。准确、易用的SiC MOSFET仿真模型对SiC MOSFET电力电子装置的设计与优化, 保障系统安全稳定运行起着十分关键的作用。然而, 现有的SiC MOSFET开关暂态模型大多忽略了温度对开关特性的影响, 使得宽温域工况下器件的电流与电压开关波形与真实的实验波形存在较大差异, 模型误差显著增大。为了准确地反映SiC MOSFET在不同温度下的电气特性, 该文建立了一种宽温域下的SiC MOSFET开关暂态模型。通过分析SiC MOSFET阈值电压和跨导随温度变化的规律, 采用函数拟合的方式对阈值电压和转移特性曲线进行数学建模。并依据SiC MOSFET等效电路和开关暂态过程的物理机理, 将开关过程划分为八个阶段进行分段建模。在不同温度下, 通过Matlab仿真和双脉冲实验平台的测试对所建模型的准确性进行系统性对比验证, 测得的模型开关时间平均误差小于10%, 开关损耗误差约为12%, 均低于常规建模方法。

引用本文：姜杰俊, 刘青, 韩伟健, 辛振. 宽温域下的SiC MOSFET开关暂态建模方法研究[J]. 电工技术学报, 2025, 40(20): 6591-6603. Jiang Jiejun, Liu Qing, Han Weijian, Xin Zhen. Research on Switching Transient Modeling Method of SiC MOSFET in Wide Temperature Range. Transactions of China Electrotechnical Society, 2025, 40(20): 6591-6603.

作者：施超, 李学宝, 王来利, 王跃, 蒋馨玉, 陈中圆, 冉立

摘要：由于较高的界面态密度,温度偏置不稳定性（BTI）导致的SiC MOSFET阈值电压漂移问题严重影响了器件的栅氧可靠性,制约其进一步的应用与发展。界面态密度的表征是研究不同电热应力这些不稳定性对阈值电压漂移作用机理的关键,但传统表征方法不够便捷、准确。为此,该文根据基础理论导出一种新的采用亚阈值摆幅测定界面态密度的解析公式,并应用该解析公式研究了SiC MOSFET在不同电热应力条件下亚阈值摆幅、界面态密度、陷阱电荷量和阈值电压漂移的变化规律和作用机理。结果表明,在良性电热应力条件下,陷阱电荷量与初始电压应力幅值的变化近似成正比,当应力时间不小于系统最小测量时间的量级时,陷阱电荷量与之满足指数关系。此外,陷阱电荷量和阈值电压漂移的变化量在数量级和变化趋势上一致性较高,证明了通过亚阈值摆幅表征界面态密度以及计算陷阱电荷量的有效性。所提公式可为快捷检测器件的界面态密度提供指导,为加速工艺生产测试流程、提升器件的栅氧可靠性提供有效的工具。

引用本文：施超, 李学宝, 王来利, 王跃, 蒋馨玉, 陈中圆, 冉立. 亚阈值摆幅法解析表征SiC MOSFET陷阱电荷及其BTI机理分析应用[J]. 电工技术学报, 2025, 40(22): 7250-7262. Shi Chao, Li Xuebao, Wang Laili, Wang Yue, Jiang Xinyu, Chen Zhongyuan, Ran Li. Analytical Characterization of Trapped Charge in SiC MOSFETs Using Subthreshold Swing Method and Its Application in Bias Temperature Instability Mechanism Analysis. Transactions of China Electrotechnical Society, 2025, 40(22): 7250-7262.

作者：张浩然, 蔡雨萌, 孙鹏, 陈勇, 赵志斌

摘要：双极退化不仅阻碍了碳化硅（SiC）MOSFET体二极管的应用,还制约了高压大功率SiC MOSFET器件的发展。研究变换器中造成SiC MOSFET体二极管双极退化的应力等效评估方法,并掌握其退化特性,对指导SiC器件应用、提升器件及系统运行可靠性具有重要意义。该文在可靠性测试标准基础上,提出一种基于脉冲电流应力调控的SiC MOSFET体二极管双极退化应力等效评估方法。并通过实验研究,掌握了脉冲电流等级、芯片结温、脉冲宽度对SiC MOSFET体二极管双极退化的影响规律。实验结果表明,当脉冲电流等级与芯片结温同时接近额定限值时,发生了明显的双极退化,且随着脉冲宽度的增大,退化程度加深。而在小脉冲电流、高芯片结温与大脉冲电流、低芯片结温两种条件下,双极退化现象均不明显。实验结果一方面验证了该文所提评估方法的适用性;另一方面也为SiC器件的应用和推广提供了性能提升指导与实验支撑。

引用本文：张浩然, 蔡雨萌, 孙鹏, 陈勇, 赵志斌. 脉冲电流应力下SiC MOSFET体二极管双极退化评估方法与退化特性[J]. 电工技术学报, 2025, 40(22): 7263-7275. Zhang Haoran, Cai Yumeng, Sun Peng, Chen Yong, Zhao Zhibin. Degradation of SiC MOSFET Body Diode Under Pulse Current Stress. Transactions of China Electrotechnical Society, 2025, 40(22): 7263-7275.

作者：郭伟力, 肖国春, 王来利, 刘瑞煌, 张宸宇

摘要：SiC功率模块因其高效率和高可靠性被广泛应用于电力电子领域,但其键合线在长期运行中可能发生失效,影响模块的稳定性和可靠性。现有研究中,磁阻传感器与Rogowski线圈的混合传感器已被用于键合线电流的监测,但在键合线失效时,测量稳定性仍有待提高。该文以提升混合传感器在键合线失效情况下的测量稳定性为目标,通过优化传感器设计与参数配置,包括印制电路板（PCB）厚度、Rogowski线圈匝数及磁阻传感器的放置位置,显著改善了传感器在键合线失效的情况下的抗干扰能力与测量精度。分析结果表明,当Rogowski线圈采用15匝绕组、PCB厚度为1.6 mm时,混合传感器的电流增益变化率在Microsemi公司的SiC模块键合线失效情况下能够保持稳定,不影响混合传感器对SiC芯片的电流测量。该文提出的优化方法为SiC功率模块的实时监测提供了一种更加高效、可靠的技术方案,对提升功率电子系统的长期运行稳定性具有重要意义。

引用本文：郭伟力, 肖国春, 王来利, 刘瑞煌, 张宸宇. 碳化硅功率模块在键合线失效条件下的混合电流传感器抗干扰优化研究[J]. 电工技术学报, 2025, 40(22): 7276-7288. Guo Weili, Xiao Guochun, Wang Laili, Liu Ruihuang, Zhang Chenyu. Anti-Interference Optimization Study of a Hybrid Current Sensor for Silicon Carbide Power Modules under Bonding Wire Failure Conditions. Transactions of China Electrotechnical Society, 2025, 40(22): 7276-7288.

作者：卞小亮, 原熙博, 陈硕, 王凯, 赵传杰

摘要：在基于高频脉振注入法的感应电机无速度传感器矢量控制系统中,凸极特性和转子位置估计误差是影响感应电机可靠稳定运行的关键因素。针对现有研究大多侧重于传统硅逆变器驱动的感应电机,该文以碳化硅（SiC）逆变器驱动的感应电机为研究对象,提出一种基于SiC逆变器高开关频率和高开关速度特性的感应电机无速度传感器控制方案。该方案分析不同注入频率对感应电机饱和凸极的影响,揭示SiC逆变器高注入频率增强饱和凸极的机理。在此基础上,分析逆变器死区时间设置对转子位置估计误差的影响,并采用二阶广义积分器抑制转子位置提取方法中的特定谐波,有效提高转子位置估计精度。实验结果表明,所提方案能够有效地提高基于高频脉振注入法的感应电机低速域无速度传感器矢量控制系统的可靠性和稳态性能。

引用本文：卞小亮, 原熙博, 陈硕, 王凯, 赵传杰. SiC逆变器驱动感应电机的高频脉振注入无速度传感器控制[J]. 电工技术学报, 2025, 40(22): 7289-7300. Bian Xiaoliang, Yuan Xibo, Chen Shuo, Wang Kai, Zhao Chuanjie. Sensorless Control of SiC Inverter-Driven Induction Motors Using High-Frequency Pulsating Injection Method. Transactions of China Electrotechnical Society, 2025, 40(22): 7289-7300.

作者：白建成, 客金坤, 高冲, 许京涛, 冯静波

摘要：SiC MOSFET具有低导通电阻、低开关损耗、高开关频率以及优异的反向恢复特性。器件过快的开关速度,会导致严重的开关过冲、振荡和串扰。此外其短路承受能力弱,需要保护电路具备更快的响应速度,但较高的开关变化率,又使得保护电路的快速响应与抗噪声能力难以兼顾。为确保其安全可靠工作,该文提出基于多段式电平调控的驱动与保护方法。驱动方法解决开关过程多个目标的协同优化问题,在获得较快的开关速度和低损耗的同时,有效地抑制过冲和振荡;保护方法提出了增加补偿回路的导通压降检测电路,降低了温度和负载变化对检测精度的影响,同时提出了两段式降低栅压的关断方法,增大故障检测盲区时间以降低干扰噪声影响,并采用软关断技术,抑制关断过电压。

引用本文：白建成, 客金坤, 高冲, 许京涛, 冯静波. 基于多段式电平调控的SiC MOSFET驱动与保护策略[J]. 电工技术学报, 2025, 40(22): 7301-7312. Bai Jiancheng, Ke Jinkun, Gao Chong, Xu Jingtao, Feng Jingbo. Driving and Protection Strategy of SiC MOSFET Based on Multi-Stage Voltage Level Control. Transactions of China Electrotechnical Society, 2025, 40(22): 7301-7312.