本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體器件、控制方法以及變流器。

背景技術(shù)：

變流器作為電能轉(zhuǎn)化的核心環(huán)節(jié)，廣泛應(yīng)用于各種電氣設(shè)備中，實現(xiàn)交流電(英文：alternatingcurrent，簡稱：ac)/直流電(英文：directcurrent，簡稱：dc)、ac/ac、dc/dc、dc/ac間的能量轉(zhuǎn)換。為了提高變流器的功率密度，降低設(shè)備的重量和體積，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(英文：metal-oxidesemiconductorfield-effecttransistor，簡稱：mosfet)和絕緣柵雙極型晶體管(英文：insulatedgatebipolartransistor，簡稱：igbt)由于開關(guān)頻率高、開關(guān)損耗低，在變流器中得到廣泛利用。

在變流器中，二極管通常跟mosfet、igbt等主動型半導(dǎo)體器件構(gòu)成換流橋臂，實現(xiàn)負(fù)載電流的續(xù)流。硅基二極管加工工藝成熟，可靠性高，廣泛應(yīng)用在各種變流器中，但硅材料擊穿場強低，高壓硅基二極管中通過引入p-i-n結(jié)構(gòu)以增加器件的擊穿電壓，而p-i-n型二極管在前向通流期間會在漂移區(qū)存儲少子電荷，該部分電荷會在器件關(guān)斷瞬間產(chǎn)生反向恢復(fù)電流，在器件本身上導(dǎo)致嚴(yán)重的電壓應(yīng)力和開關(guān)損耗，同時互補器件的開關(guān)損耗也相應(yīng)增加。隨著寬禁帶材料的快速發(fā)展，碳化硅肖特基二極管可實現(xiàn)高電壓，并且不存在反向恢復(fù)電流，可大幅度降低器件的開關(guān)損耗及電壓應(yīng)力，進(jìn)而可提升變流器性能。但相比硅基二極管，碳化硅二極管前向?qū)▔航荡?，尤其在高溫大電流時，如圖1(a)所示。圖1(a)中曲線顯示，在高溫大電流下，硅基二極管前向?qū)▔航涤兴陆?，而碳化硅肖特基二極管的前向?qū)▔航得黠@增加，導(dǎo)致變流器的導(dǎo)通損耗增加。同時，當(dāng)前階段，碳化硅二極管的成本還遠(yuǎn)高于硅基二極管，若大量采用碳化硅二極管，產(chǎn)品的成本相應(yīng)增加，從而降低產(chǎn)品的市場競爭力。

mosfet和igbt作為主動型開關(guān)器件，廣泛地應(yīng)用在高功率密度變流器中，但相比igbt，mosfet為多子器件，不存在少子注入現(xiàn)象，因此開關(guān)速度快，開關(guān)頻率高，但通流能力差，通態(tài)壓降高，不適合大功率應(yīng)用。另一方面，mosfet存在反并的體二極管，但高壓mosfet的體二極管反向恢復(fù)性能差，利用該體二極管續(xù)流時可造成嚴(yán)重的反向恢復(fù)損耗，甚至導(dǎo)致器件本身和互補器件過流損壞。因此，mosfet常應(yīng)用在高頻中小功率的變流器中。為了消除mosfet體二極管的反向恢復(fù)問題，目前常用的技術(shù)如圖1(b)所示，即在mosfet通流支路中增加低壓二極管fwd2以阻斷mosfet體二極管d1的導(dǎo)通，并在mosfet和fwd2串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端反向并聯(lián)快恢復(fù)二極管fwd1以構(gòu)成續(xù)流回路。由于二極管fwd1的反向恢復(fù)特性遠(yuǎn)優(yōu)于mosfet的體二極管d1，從而可大幅度降低器件的反向恢復(fù)問題。

為了滿足高壓大功率的應(yīng)用需求，igbt在功率mosfet的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)器件結(jié)構(gòu)，引入了少子注入效應(yīng)，大幅度降低了器件的導(dǎo)通壓降，增加了器件的通流能力。但由于器件前向?qū)〞r增加了pn結(jié)，器件存在導(dǎo)通閾值電壓vonth，如圖1(c)所示。該閾值電壓vonth會增加變流器的功率損耗，不利于優(yōu)化變流器效率。另一方面，器件的少子注入效應(yīng)降低了器件的開關(guān)速度，并導(dǎo)致igbt關(guān)斷時存在拖尾電流，增加了器件的關(guān)斷損耗。因此igbt常應(yīng)用在大功率中低頻的變流器中，如ups、大功率電機驅(qū)動等。相比mosfet，igbt開關(guān)頻率低、開關(guān)損耗大，基于igbt的變流器通常功率密度低，無法滿足變流器小型化的需求。雖然有電力電子工作者提出通過mosfet和igbt的混合并聯(lián)降低器件的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗，如圖1(d)所示，但mosfet和igbt簡單的并聯(lián)無法克服mosfet體二極管的反向恢復(fù)問題。mosfet和igbt的混合并聯(lián)仍有很大的提升空間。

綜上所述，寬禁帶材料肖特基二極管無反向恢復(fù)電流，但前向?qū)▔航荡蟆⒊杀靖?，不利于降低變流器的?dǎo)通損耗和成本。mosfet開關(guān)頻率高，但通流能力低，體二極管反向恢復(fù)特性差，而igbt導(dǎo)通壓降低，但開關(guān)損耗大，開關(guān)頻率低，單獨采用或簡單的并聯(lián)無法綜合各自器件的優(yōu)勢，降低變流器損耗，提升變流器性能。因此在利用當(dāng)前功率半導(dǎo)體器件的前提下，亟需一種可降低器件損耗、提升變流器開關(guān)頻率的解決方法，以進(jìn)一步降低變流器體積，提升變流器功率密度，開展相關(guān)工作的研究具有重要的工程應(yīng)用價值和市場價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┝艘环N半導(dǎo)體器件、控制方法以及變流器，能夠降低器件的損耗，從而提升變流器的性能。

本申請的第一方面提供了一種半導(dǎo)體器件，應(yīng)用在功率變流器中，該功率變流器包括控制設(shè)備和該半導(dǎo)體器件；該半導(dǎo)體器件包括低壓開關(guān)器件、第一二極管以及第二二極管；該低壓開關(guān)器件和該第一二極管構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；該第二二極管并聯(lián)在該低壓開關(guān)器件和該第一二極管構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端，該第一二極管和該第二二極管的通流方向一致。

第一二極管和第二二極管通流方向一致，當(dāng)所述半導(dǎo)體器件處于導(dǎo)通狀態(tài)時，所述控制設(shè)備控制所述低壓開關(guān)器件導(dǎo)通，利用所述第一二極管和所述第二二極管同時續(xù)流，以降低所述半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通壓降。而換流過程中，當(dāng)所述半導(dǎo)體器件關(guān)斷時，所述控制設(shè)備控制所述低壓開關(guān)器件提前預(yù)設(shè)時間關(guān)斷，從而將負(fù)載電流全部轉(zhuǎn)移到所述第二二極管中，利用所述第二二極管和互補器件實現(xiàn)換流，以降低所述半導(dǎo)體器件的反向恢復(fù)電流。由于所述第一二極管為低導(dǎo)通壓降二極管，所述第二二極管為低反向恢復(fù)二極管，可大幅降低器件的開關(guān)損耗。實際應(yīng)用中，可合理優(yōu)化第一二極管和第二二極管的容量配置，以實現(xiàn)器件導(dǎo)通特性、開關(guān)特性和成本的最優(yōu)化。

在本申請第一方面的一個實施例中，所述低壓開關(guān)器件包括低壓的場效應(yīng)晶體管fet、低壓的結(jié)型場效應(yīng)晶體管jfet、或低壓的金屬氧化物場效應(yīng)晶體mosfet。

其中，該低壓的mosfet可采用低壓的n型mosfet或低壓的p型mosfet，第一二極管二極管可采用硅基p-i-n型二極管，而第二二極管可采用碳化硅肖特基二極管。由于硅基p-i-n二極管的前向?qū)▔航档陀谔蓟栊ぬ鼗O管的導(dǎo)通壓降，因此利用第一二極管續(xù)流，可降低器件的導(dǎo)通損耗，而換流過程中，提前關(guān)斷低壓開關(guān)器件，將負(fù)載電流換流到第二二極管中，利用第二二極管和互補器件實現(xiàn)換流。由于第二二極管為肖特基二極管，無反向恢復(fù)電流，可大幅降低器件的開關(guān)損耗。通常情況下，可適當(dāng)增加第一二極管的容量，利用該二極管實現(xiàn)通流，而第二二極管通流時間短，成本高，可減小其配置容量，進(jìn)而降低成本。實際應(yīng)用中，可合理優(yōu)化第一二極管和第二二極管的容量配置，以實現(xiàn)器件導(dǎo)通特性、開關(guān)特性和成本的最優(yōu)化，同時第二二極管亦可采用硅基低反向恢復(fù)二極管。

本申請的第二方面提供了一種控制方法，用于控制半導(dǎo)體器件的開關(guān)時序，所述半導(dǎo)體器件用于跟功率開關(guān)器件(互補器件)構(gòu)成橋式電路，并通過控制器控制驅(qū)動時序；

所述半導(dǎo)體器件包括低壓開關(guān)器件、第一二極管以及第二二極管；

所述低壓開關(guān)器件和所述第一二極管構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；

所述第二二極管并聯(lián)在所述低壓開關(guān)器件和所述第一二極管構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端；

所述第一二極管和所述第二二極管的通流方向一致；

所述第一二極管為低導(dǎo)通壓降二極管，所述第二二極管為低反向恢復(fù)二極管；

所述控制方法包括：

所述低壓開關(guān)器件在所述功率開關(guān)器件開通后延遲時間td1開通；

所述低壓開關(guān)器件在所述功率開關(guān)器件開通時刻提前時間td2關(guān)斷；

所述延遲時間td1和所述提前時間td2由所述控制器根據(jù)器件特性和電路工作狀態(tài)單獨設(shè)定。

在本申請第二方面的一個實施例中，所述延遲時間td1的最大時間不大于所述功率開關(guān)器件的導(dǎo)通時間。

在本申請第二方面的一個實施例中，所述提前時間td2的最大時間不大于所述功率開關(guān)器件的關(guān)斷時間。

本申請的第三方面提供了一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件用于跟功率開關(guān)器件構(gòu)成橋式電路，并通過控制器控制驅(qū)動時序；所述半導(dǎo)體器件包括低壓開關(guān)器件、絕緣柵雙極型晶體管igbt、第一二極管以及第二二極管；該低壓開關(guān)器件和該igbt構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；該第一二極管反向并聯(lián)在該igbt的兩端；該第二反向二極管并聯(lián)在該低壓開關(guān)器件和該igbt構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端；該第一二極管和該第二二極管的通流方向一致。

所述低壓開關(guān)器件在所述功率開關(guān)器件開通后延遲時間td1開通；

所述低壓開關(guān)器件在所述功率開關(guān)器件開通前提前時間td2關(guān)斷；

所述延遲時間td1和所述提前時間td2由所述控制器根據(jù)器件特性和電路工作狀態(tài)單獨設(shè)定；

其中，所述第一二極管為低導(dǎo)通壓降二極管，所述第二二極管為低反向恢復(fù)二極管。

在本申請第三方面的一個實施例中，所述低壓開關(guān)器件包括低壓的場效應(yīng)晶體管fet、低壓的結(jié)型場效應(yīng)晶體管jfet、或低壓的金屬氧化物場效應(yīng)晶體mosfet。

其中，該igbt為高壓器件，可承受高電壓和控制前向通流。該低壓開關(guān)器件可采用低壓的mosfet，所述低壓的mosfet為低壓的n型mosfet或低壓的p型mosfet。第一二極管二極管可采用硅基p-i-n型二極管，而第二二極管可采用碳化硅肖特基二極管。mosfet采用低壓mosfet，導(dǎo)通電阻低，可降低器件的導(dǎo)通損耗。硅基p-i-n二極管的前向?qū)▔航档陀谔蓟栊ぬ鼗O管的導(dǎo)通壓降，因此利用第一二極管續(xù)流，可降低器件的導(dǎo)通損耗，而換流過程中，提前關(guān)斷低壓開關(guān)器件，將負(fù)載電流換流到第二二極管中，利用第二二極管和互補器件實現(xiàn)換流。由于第二二極管為肖特基二極管，無反向恢復(fù)電流，可大幅降低器件的開關(guān)損耗。實際應(yīng)用中，可合理優(yōu)化第一二極管和第二二極管的容量配置，以實現(xiàn)器件導(dǎo)通特性、開關(guān)特性和成本的最優(yōu)化，同時第二二極管亦可采用硅基低反向恢復(fù)二極管。

在本申請第三方面的一個實施例中，所述延遲時間td1的最大時間不大于所述功率開關(guān)器件的導(dǎo)通時間。

在本申請第三方面的一個實施例中，所述提前時間td2的最大時間不大于所述功率開關(guān)器件的關(guān)斷時間。

本申請的第四方面提供了一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件用于跟功率開關(guān)器件構(gòu)成橋式電路，并通過控制器控制驅(qū)動時序；所述半導(dǎo)體器件包括低壓開關(guān)器件、絕緣柵雙極型晶體管igbt、第一二極管以及第二二極管；該低壓開關(guān)器件和該第一二極管構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；該igbt并聯(lián)在該低壓開關(guān)器件和該第一二極管構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端；該第二二極管并聯(lián)在該低壓開關(guān)器件和該第一二極管構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端；該第一二極管和該第二二極管的通流方向一致。

所述低壓開關(guān)器件在所述功率開關(guān)器件開通后延遲時間td1開通；

所述低壓開關(guān)器件在所述功率開關(guān)器件開通前提前時間td2關(guān)斷；

所述延遲時間td1和提前時間td2由所述控制器根據(jù)器件特性和電路工作狀態(tài)單獨設(shè)定；

其中，所述第一二極管為低導(dǎo)通壓降二極管，所述第二二極管為低反向恢復(fù)二極管。

在本申請第四方面的一個實施例中，所述低壓開關(guān)器件包括低壓的場效應(yīng)晶體管fet、低壓的結(jié)型場效應(yīng)晶體管jfet、或低壓的金屬氧化物場效應(yīng)晶體mosfet。

其中該igbt為高壓器件，可承受高電壓和控制前向通流。該低壓開關(guān)器件可采用n型低壓mosfet，或者采用p型低壓mosfet，以降低器件的導(dǎo)通損耗。第一續(xù)流二極管二極管可采用硅基p-i-n型二極管，而第二二極管可采用碳化硅肖特基二極管。由于硅基p-i-n二極管的前向?qū)▔航档陀谔蓟栊ぬ鼗O管的導(dǎo)通壓降，因此利用第一二極管續(xù)流，可降低器件的導(dǎo)通損耗，而換流過程中，提前關(guān)斷低壓開關(guān)器件，將負(fù)載電流換流到第二二極管中，利用第二二極管和互補器件實現(xiàn)換流。由于第二二極管為肖特基二極管，無反向恢復(fù)電流，可大幅降低器件的開關(guān)損耗。實際應(yīng)用中，可合理優(yōu)化第一二極管和第二二極管的容量配置，以實現(xiàn)器件導(dǎo)通特性、開關(guān)特性和成本的最優(yōu)化，同時第二二極管亦可采用硅基低反向恢復(fù)二極管。相比第三方面提出的半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件igbt通流支路中無低壓mosfet，可降低通流損耗。

在本申請第四方面的一個實施例中，所述延遲時間td1的最大時間不大于所述功率開關(guān)器件的開通時間。

在本申請第四方面的一個實施例中，所述提前時間td2的最大時間不大于所述功率開關(guān)器件的關(guān)斷時間。

本申請的第五方面提供了一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括低壓開關(guān)器件、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管mosfet、絕緣柵雙極型晶體管igbt以及二極管；其中，低壓開關(guān)器件和mosfet構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，該igbt則并聯(lián)在該低壓開關(guān)器件和該mosfet構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端；該二極管反向并聯(lián)在該低壓開關(guān)器件和該mosfet構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端。該低壓開關(guān)器件、該mosfet和該igbt可采用相同或者不同的驅(qū)動信號。上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件通過利用mosfet的快速開關(guān)特性降低igbt的開關(guān)損耗，而利用低壓開關(guān)器件的反向阻斷能力，使得負(fù)載電流通過反并的快恢復(fù)二極管續(xù)流，減少了mosfet體二極管的反向恢復(fù)電流，進(jìn)而降低了器件的開關(guān)損耗。另一方面，mosfet不存在導(dǎo)通閾值電壓問題，在低電流時，采用mosfet通流可降低半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通壓降，而大電流時，igbt導(dǎo)通壓降低，可降低器件損耗，從而提升變流器的性能。

其中，所述mosfet為高壓mosfet，igbt和二極管電壓等級跟mosfet相同，進(jìn)而實現(xiàn)高壓開關(guān)，而低壓開關(guān)器件采用低壓器件可降低導(dǎo)通損耗。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，該低壓開關(guān)器件、該mosfet和該igbt均為n型結(jié)構(gòu)。

本申請的第六方面提供了一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括低壓開關(guān)器件、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管mosfet、絕緣柵雙極型晶體管igbt以及二極管；該低壓開關(guān)器件和該mosfet構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；該igbt并聯(lián)在該mosfet的兩端；該二極管反向并聯(lián)在該mosfet和該低壓開關(guān)器件構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端。該mosfet、低壓開關(guān)器件和該igbt采用相同或者不同的驅(qū)動信號。該改進(jìn)型的半導(dǎo)體器件通過利用mosfet的快速開關(guān)特性降低igbt的開關(guān)損耗，而利用低壓開關(guān)器件的反向阻斷能力，使得負(fù)載電流通過反并的快恢復(fù)續(xù)流二極管續(xù)流，減少了mosfet體二極管的反向恢復(fù)電流，進(jìn)而降低了器件的開關(guān)損耗。另一方面，由于mosfet不存在導(dǎo)通閾值電壓問題，因此在低電流時，采用mosfet通流可降低半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通壓降，而大電流時，igbt導(dǎo)通壓降低，可降低器件損耗，從而提升變流器的性能。且該結(jié)構(gòu)中的mosfet的源極、低壓開關(guān)器件的源極和igbt的發(fā)射極連接到同一節(jié)點上，使得有源器件可共用一個驅(qū)動電源。該實現(xiàn)方式通過改進(jìn)器件布局可實現(xiàn)有源器件共驅(qū)動電源，可降低驅(qū)動電路復(fù)雜程度，簡化驅(qū)動。

其中，該mosfet為高壓mosfet，igbt和二極管電壓等級跟第一mosfet相同，進(jìn)而實現(xiàn)高壓開關(guān)，而低壓開關(guān)器件采用低壓器件可降低導(dǎo)通損耗。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，該低壓開關(guān)器件、該mosfet和該igbt均為n型結(jié)構(gòu)。

本申請的第七方面提供了一種變流器，該變流器包括電源、電感組、電容組、負(fù)載以及至少一個如上述第一方面、第三方面至第六方面提供的任意一種半導(dǎo)體器件。

附圖說明

圖1(a)為現(xiàn)有技術(shù)中硅基二極管和碳化硅肖特基二極管前向?qū)ㄌ匦詫Ρ仁疽鈭D；

圖1(b)為現(xiàn)有技術(shù)所提供的半導(dǎo)體器件的一個結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1(c)為現(xiàn)有技術(shù)中的igbt和mosfet前向?qū)ㄌ匦詫Ρ仁疽鈭D；

圖1(d)為現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體器件的一個結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請所提供的半導(dǎo)體器件的一個結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本申請所提供的半導(dǎo)體器件的一個電流波形圖；

圖4為基于本申請所提供的半導(dǎo)體器件的一個半橋電路示意圖；

圖5(a)為本申請?zhí)峁┑目刂品椒ǖ囊粋€時序示意圖；

圖5(b)為本申請?zhí)峁┑幕谒峥刂品椒ǖ囊粋€波形示意圖；

圖5(c)為本申請?zhí)峁┑囊粋€低壓器件電壓應(yīng)力分析圖；

圖6(a)為本申請?zhí)峁┑目刂品椒ǖ牧硪粋€時序示意圖；

圖6(b)為本申請?zhí)峁┑幕谒峥刂品椒ǖ牧硪徊ㄐ问疽鈭D；

圖7為本申請所提供的半導(dǎo)體器件的另一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本申請所提供的半導(dǎo)體器件的另一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9(a)為本申請?zhí)峁┑母倪M(jìn)型igbt的一個橋式電路示意圖；

圖9(b)為本申請?zhí)峁┑母倪M(jìn)型igbt的另一橋式電路示意圖；

圖10(a)為本申請?zhí)峁┑尼槍Ω倪M(jìn)型igbt的橋式電路的一個控制時序圖；

圖10(b)為本申請?zhí)峁┑尼槍Ω倪M(jìn)型igbt的橋式電路在極限工況下的一個控制時序圖；

圖11為本申請所提供的半導(dǎo)體器件的另一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本申請所提供的半導(dǎo)體器件的另一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為本申請所提供的半導(dǎo)體器件的一個電流波形圖；

圖14為傳統(tǒng)boost升壓電路的一個結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15(a)為基于本申請所提供的半導(dǎo)體器件的兩電平boost升壓電路的一個結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15(b)為基于本申請所提供的半導(dǎo)體器件的飛跨電容boost升壓電路的一個結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16為傳統(tǒng)三相全橋逆變電路的一個結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17為基于本申請所提供的半導(dǎo)體器件的三相全橋逆變電路的一個結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本申請的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的內(nèi)容以外的順序?qū)嵤４送?，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

下面結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行描述。

本申請?zhí)峁┑陌雽?dǎo)體器件在盡量不增加成本和電路復(fù)雜性的情況下，綜合利用mosfet、igbt、硅基二極管、寬禁帶二極管各自的優(yōu)點，解決二極管反向恢復(fù)、寬禁帶二極管前向壓降高、igbt拖尾電流的問題，降低半導(dǎo)體器件上的損耗，提高變流器的開關(guān)頻率，進(jìn)而提高變流器功率密度。

圖2所示為本申請?zhí)峁┑囊环N半導(dǎo)體器件，應(yīng)用在功率變流器中，所述功率變流器包括控制設(shè)備和所述半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：

低壓開關(guān)器件202、第一二極管204以及第二二極管206；

所述低壓開關(guān)器件202和所述第一二極管204構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；

所述第二二極管206并聯(lián)在所述低壓開關(guān)器件202和所述第一二極管204構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端；

所述第一二極管204和所述第二二極管206的通流方向一致；

當(dāng)所述半導(dǎo)體器件處于導(dǎo)通狀態(tài)時，所述控制設(shè)備控制所述低壓開關(guān)器件202導(dǎo)通，利用所述第一二極管204和所述第二二極管206續(xù)流；

當(dāng)所述半導(dǎo)體器件關(guān)斷時，所述控制設(shè)備控制所述低壓開關(guān)器件202提前關(guān)斷，使得負(fù)載電流轉(zhuǎn)移到所述第二二極管206中以通過所述第二二極管206換流。

其中，所述第一二極管204為低導(dǎo)通壓降二極管，所述第二二極管206為低反向恢復(fù)二極管。

圖2所示方案中，所述第一二極管204和所述第二二極管206通流方向一致，當(dāng)所述半導(dǎo)體器件處于導(dǎo)通狀態(tài)時，所述控制設(shè)備控制所述低壓開關(guān)器件202導(dǎo)通，利用所述第一二極管204和所述第二二極管206同時續(xù)流，以降低所述半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通壓降。而換流過程中，當(dāng)所述半導(dǎo)體器件關(guān)斷時，所述控制設(shè)備控制所述低壓開關(guān)器件202提前預(yù)設(shè)時間關(guān)斷，從而將負(fù)載電流全部轉(zhuǎn)移到所述第二二極管206中，利用所述第二二極管206和互補器件實現(xiàn)換流，以降低所述半導(dǎo)體器件的反向恢復(fù)電流。由于所述第一二極管204為低導(dǎo)通壓降二極管，所述第二二極管206為低反向恢復(fù)二極管，可大幅降低器件的開關(guān)損耗。實際應(yīng)用中，可合理優(yōu)化第一二極管204和第二二極管206的容量配置，以實現(xiàn)器件導(dǎo)通特性、開關(guān)特性和成本的最優(yōu)化。

所述低壓開關(guān)器件202包括低壓的場效應(yīng)晶體管fet、低壓的結(jié)型場效應(yīng)晶體管jfet、或低壓的金屬氧化物場效應(yīng)晶體mosfet。

實際應(yīng)用中，所述低壓的mosfet可采用低壓的n型mosfet或低壓的p型mosfet，第一二極管二極管204可采用硅基p-i-n型二極管，而第二二極管206可采用碳化硅肖特基二極管。由于硅基p-i-n二極管的前向?qū)▔航档陀谔蓟栊ぬ鼗O管的導(dǎo)通壓降，因此利用第一二極管204續(xù)流，可降低器件的導(dǎo)通損耗，而換流過程中，提前關(guān)斷mosfet，將負(fù)載電流換流到第二二極管206中，利用第二二極管206和互補器件實現(xiàn)換流，如圖3所示，其中td2為mosfet的提前關(guān)斷時間，可由控制器根據(jù)器件特性進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于第二二極管206為肖特基二極管，無反向恢復(fù)電流，可大幅降低器件的開關(guān)損耗。通常情況下，可適當(dāng)增加第一二極管204的容量，利用該二極管實現(xiàn)通流，而第二二極管206通流時間短，成本高，可減小其配置容量，進(jìn)而降低成本。實際應(yīng)用中，可合理優(yōu)化第一二極管204和第二二極管206的容量配置，以實現(xiàn)器件導(dǎo)通特性、開關(guān)特性和成本的最優(yōu)化，同時第二二極管206亦可采用硅基低反向恢復(fù)二極管。

本申請的還提供了一種控制方法，用于控制半導(dǎo)體器件的開關(guān)時序，所述半導(dǎo)體器件用于跟功率開關(guān)器件構(gòu)成橋式電路，并通過控制器控制驅(qū)動時序；

所述半導(dǎo)體器件包括低壓開關(guān)器件、第一二極管以及第二二極管；

所述低壓開關(guān)器件和所述第一二極管構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；

所述第二二極管并聯(lián)在所述低壓開關(guān)器件和所述第一二極管構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端；

所述第一二極管和所述第二二極管的通流方向一致；

所述第一二極管為低導(dǎo)通壓降二極管，所述第二二極管為低反向恢復(fù)二極管；所述控制方法包括：

所述低壓開關(guān)器件在所述功率開關(guān)器件開通后延遲時間td1開通；

所述低壓開關(guān)器件在所述功率開關(guān)器件開通時刻提前時間td2關(guān)斷；

其中，所述延遲時間td1和所述提前時間td2由所述控制器根據(jù)器件特性和電路工作狀態(tài)單獨設(shè)定。

可選的，所述延遲時間td1的最大時間不大于所述功率開關(guān)器件的開通時間。

可選的，所述提前時間td2的最大時間不大于所述功率開關(guān)器件的關(guān)斷時間。

圖4所示為所述半導(dǎo)體器件跟功率開關(guān)器件構(gòu)成的橋式電路。圖5(a)所示為針對圖4所示橋式電路的第一種控制策略。該控制策略下，低壓開關(guān)器件mos1在功率開關(guān)器件q1關(guān)斷后，延遲時間td1開通，在功率開關(guān)器件q1開通前，提前時間td2關(guān)斷。td1和td2可根據(jù)電路工作狀態(tài)和電路特性進(jìn)行單獨設(shè)置，但td1和td2的總時間不會大于q1的關(guān)斷時間toff。通常情況下，td1和td2需盡量低，使負(fù)載電流在多數(shù)時間內(nèi)通過d1續(xù)流，由于d1壓降低，變流器的損耗較低。

圖5(b)所示為圖4所示電路在本申請所提第一種控制策略下的主要波形圖。其中vg_q1、vg_mos1分別為功率開關(guān)器件q1和低壓開關(guān)器件mos1的門極信號。vq1和vd2分別為q1和d2兩端的電壓，vmos1為mos1兩端的電壓。iq1和id分別為q1和混合二極管支路的電流。id1和id2分別為d1和d2支路的電流。圖5(b)中波形顯示，在圖5(a)所示的控制策略下，低壓開關(guān)器件mos1兩端在功率開關(guān)器件q1關(guān)斷后存在嚴(yán)重的電壓應(yīng)力，這是由于二極管d1的結(jié)電容放電造成，詳見圖5(c)。為了滿足電壓應(yīng)力的需求，低壓開關(guān)器件mos1必須選用高壓器件，而高壓器件通常導(dǎo)通電阻大，會增加變流器中的導(dǎo)通損耗，不利于提升變流器性能。另一方面，基于圖5(a)所示控制策略，在時間間隔td1內(nèi)，所有的電感電流會通過d2通流，而二極管d2雖然反向恢復(fù)特性好，但導(dǎo)通壓降高，所有電流通過d2會增加導(dǎo)通損耗。

為了解決低壓開關(guān)器件mos1的電壓應(yīng)力問題，同時降低變流器的損耗，圖6(a)所示為本申請中提出的第二種控制策略。該控制策略下，低壓開關(guān)器件mos1在功率開關(guān)器件q1開通后，延遲一段時間td1開通，但要早于q1的關(guān)斷時刻，極限情況是在q1關(guān)斷時刻開通mos1。低壓開關(guān)器件mos1的關(guān)斷時序跟圖5(a)相同，即在功率開關(guān)器件q1開通前，提前一段時間td2關(guān)斷。td1和td2可根據(jù)電路工作狀態(tài)和電路特性進(jìn)行單獨設(shè)置，但td1的極限時間不大于q1的導(dǎo)通時間ton，td2的極限時間不大于q1的關(guān)斷時間toff。

圖6(b)所示為圖4所示電路在本申請所提第二種控制策略下的主要波形圖。其中vg_q1、vg_mos1分別為功率開關(guān)器件q1和低壓開關(guān)器件mos1的門極信號。vq1和vd2分別為q1和d2兩端的電壓，vmos1為mos1兩端的電壓。iq1和id分別為q1和混合二極管支路的電流。id1和id2分別為d1和d2支路的電流。圖6(b)中波形顯示，在圖6(a)所示的控制策略下，低壓開關(guān)器件mos1兩端在功率開關(guān)器件q1關(guān)斷后無任何電壓應(yīng)力，這是由于二極管d1結(jié)電容co1放電時，mos1已處于導(dǎo)通狀態(tài)，電容co3上不存在充電過程。通過圖6(b)所提控制策略，低壓器件mos1可選用低壓器件，導(dǎo)通電阻小，導(dǎo)通損耗低。另一方面，基于圖6(a)所示控制策略，在q1關(guān)斷后，電感電流會同時換流到d1和d2中，有利于降低導(dǎo)通損耗。

通過本申請所提控制策略可有效解決混合二極管中低壓開關(guān)器件的電壓應(yīng)力問題，同時降低變流器中功率半導(dǎo)體器件的損耗，進(jìn)而提升變流器的性能。

圖7所示，為本申請?zhí)峁┑牧硪话雽?dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件用于跟功率開關(guān)器件構(gòu)成橋式電路，并通過控制器控制驅(qū)動時序；該半導(dǎo)體器件包括：

低壓開關(guān)器件702、絕緣柵雙極型晶體管igbt704、第一二極管706以及第二二極管708；

所述低壓開關(guān)器件702和所述igbt704構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；

所述第一二極管706反向并聯(lián)在所述igbt704的兩端；

所述第二二極管708反向并聯(lián)在所述低壓開關(guān)器件702和所述igbt704構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端；

所述第一二極管706和所述第二二極管708的通流方向一致。

所述低壓開關(guān)器件702在所述功率開關(guān)器件開通后延遲時間td1開通；

所述低壓開關(guān)器件702在所述功率開關(guān)器件開通前提前時間td2關(guān)斷；

所述延遲時間td1和所述提前時間td2由所述控制器根據(jù)器件特性和電路工作狀態(tài)單獨設(shè)定；

其中，所述第一二極管706為低導(dǎo)通壓降二極管，所述第二二極管708為低反向恢復(fù)二極管。

可選的，所述低壓開關(guān)器件702包括低壓的場效應(yīng)晶體管fet、低壓的結(jié)型場效應(yīng)晶體管jfet、或低壓的金屬氧化物場效應(yīng)晶體mosfet。

可選的，所述延遲時間td1的最大時間不大于所述功率開關(guān)器件的開通時間。

可選的，所述提前時間td2的最大時間不大于所述功率開關(guān)器件的關(guān)斷時間。

圖7所示方案中所述第一二極管706和所述第二二極管708通流方向一致，因此可利用第一二極管706續(xù)流，降低器件的導(dǎo)通損耗，而換流過程中，提前關(guān)斷低壓開關(guān)器件702，將負(fù)載電流換流到第二二極管708中，利用第二二極管708和互補器件實現(xiàn)換流，由于第二二極管708反向恢復(fù)電流低，可大幅降低器件的開關(guān)損耗。實際應(yīng)用中，可合理優(yōu)化第一二極管706和第二二極管708的容量配置，以實現(xiàn)器件導(dǎo)通特性、開關(guān)特性和成本的最優(yōu)化。

在實際應(yīng)用中，圖7所示的igbt704為高壓器件，以承受阻斷電壓和控制前向通流。其中，低壓開關(guān)器件702可采用低壓的mosfet，具體可采用低壓的n型mosfet或低壓的p型mosfet。第一二極管二極管706可采用硅基p-i-n型二極管，而第二二極管708可采用碳化硅肖特基二極管。由于硅基p-i-n二極管的前向?qū)▔航档陀谔蓟栊ぬ鼗O管的導(dǎo)通壓降，因此利用第一二極管706續(xù)流，可降低器件的導(dǎo)通損耗，而換流過程中，提前關(guān)斷mosfet，將負(fù)載電流換流到第二二極管708中，利用第二二極管708和互補器件實現(xiàn)換流，由于第二二極管708為肖特基二極管，無反向恢復(fù)電流，可大幅降低器件的開關(guān)損耗。實際應(yīng)用中，可合理優(yōu)化第一二極管706和第二二極管708的容量配置，以實現(xiàn)器件導(dǎo)通特性、開關(guān)特性和成本的最優(yōu)化，同時第二二極管亦可采用硅基低反向恢復(fù)二極管。

在圖7所示半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)上，本申請還提出了一種改進(jìn)型的半導(dǎo)體器件，如圖8所示，所述半導(dǎo)體器件用于跟功率開關(guān)器件構(gòu)成橋式電路，并通過控制器控制驅(qū)動時序。

圖8所示半導(dǎo)體器件包括：

低壓開關(guān)器件802、絕緣柵雙極型晶體管igbt804、第一二極管806以及第二二極管808；

所述低壓開關(guān)器件802和所述第一二極管806構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；

所述igbt804并聯(lián)在所述低壓開關(guān)器件802和所述第一二極管806構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端；

所述第二二極管808反向并聯(lián)在所述低壓開關(guān)器件802和所述第一二極管806構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端；

所述第一二極管806和所述第二二極管808的通流方向一致。

所述低壓開關(guān)器件802在所述功率開關(guān)器件開通后延遲時間td1開通；

所述低壓開關(guān)器件802在所述功率開關(guān)器件開通前提前時間td2關(guān)斷；

所述延遲時間td1和提前時間td2由所述控制器根據(jù)器件特性和電路工作狀態(tài)單獨設(shè)定；

其中，所述第一二極管806為低導(dǎo)通壓降二極管，所述第二二極管808為低反向恢復(fù)二極管。

可選的，圖8中，所述延遲時間td1的最大時間不大于所述功率開關(guān)器件的導(dǎo)通時間。

可選的，圖8中，所述提前時間td2的最大時間不大于所述功率開關(guān)器件的關(guān)斷時間。

所述低壓開關(guān)器件802包括低壓的場效應(yīng)晶體管fet、低壓的結(jié)型場效應(yīng)晶體管jfet、或低壓的金屬氧化物場效應(yīng)晶體mosfet。

實際應(yīng)用中，圖8所提供的半導(dǎo)體器件中，所述低壓的mosfet可采用低壓的n型mosfet或低壓的p型mosfet，第一二極管二極管806可采用硅基p-i-n型二極管，而第二二極管808可采用碳化硅肖特基二極管。由于硅基p-i-n二極管的前向?qū)▔航档陀谔蓟栊ぬ鼗O管的導(dǎo)通壓降，因此利用第一二極管806續(xù)流，可降低器件的導(dǎo)通損耗，而換流過程中，提前關(guān)斷低壓mosfet，將負(fù)載電流換流到第二二極管808中，利用第二二極管808和互補器件實現(xiàn)換流，由于第二二極管808為肖特基二極管，無反向恢復(fù)電流，可大幅降低器件的開關(guān)損耗。實際應(yīng)用中，可合理優(yōu)化第一二極管806和第二二極管808的容量配置，以實現(xiàn)器件導(dǎo)通特性、開關(guān)特性和成本的最優(yōu)化，同時第二二極管808亦可采用硅基低反向恢復(fù)二極管。相比圖7所示半導(dǎo)體器件，圖8所示半導(dǎo)體器件中igbt804通流支路中無低壓mosfet，可進(jìn)一步降低通流損耗。

基于改進(jìn)型igbt結(jié)構(gòu)的橋式結(jié)構(gòu)如圖9(a)或9(b)所示。圖10(a)所示為本申請基于圖9(a)所示改進(jìn)型igbt結(jié)構(gòu)的橋式結(jié)構(gòu)所提控制時序圖。圖10(b)所示為本申請基于圖9(b)所示改進(jìn)型igbt結(jié)構(gòu)的橋式結(jié)構(gòu)所提控制時序圖。其中td1～td6分別為不同的時間延遲。在橋臂電路中，上下管之間通?；パa驅(qū)動，即igbth和igbtl之間互補驅(qū)動，但為防止橋臂直通造成器件損壞，實際控制中在igbth和igbtl的驅(qū)動信號之間會增加一定的死區(qū)時間，即圖10(a)或圖10(b)中的td3和td6，兩個死區(qū)時間可單獨設(shè)置。

以igbth關(guān)斷、igbtl開通介紹本發(fā)明中所提驅(qū)動策略。在igbtl開通時，提前一段時間td2關(guān)斷mosh，而在igbtl開通前td3時刻時關(guān)斷igbth。td2和td3的時間可根據(jù)器件特性和電路工作情況單獨設(shè)定。在td2時間內(nèi)，若負(fù)載電流跟圖9(a)或9(b)中電流方向相同，則負(fù)載電流會換流到fwd2h中，在下管igbtl開通時，由于fwd2h的反向恢復(fù)特性好，會大幅度降低半導(dǎo)體器件的開關(guān)損耗。在下管igbtl開通后一段時間td1時，開通mosh。當(dāng)igbtl關(guān)斷時，負(fù)載電流從下管換流到上管時，低壓器件mosh上不存在反向充電，因此不會出現(xiàn)電壓尖峰。時間延遲td1的極限工況是mosh在igbtl關(guān)斷時開通，如圖10(b)所示。下管mosl的動作時序跟上管mosh一致，但延遲時間td4～td6可單獨設(shè)置。

通過本申請所提控制策略可解決本申請所提供的半導(dǎo)體器件或改進(jìn)igbt結(jié)構(gòu)中的低壓開關(guān)器件的電壓應(yīng)力問題，同時降低器件損耗。

圖11所示為本申請?zhí)峁┑牧硪环N半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括：

金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管mosfet1102、低壓開關(guān)器件1104、絕緣柵雙極型晶體管igbt1106以及二極管1108；

所述mosfet1102和所述低壓開關(guān)器件1104構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；

所述igbt1106并聯(lián)在所述mosfet1102和所述低壓開關(guān)器件1104構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端；

所述二極管1108反向并聯(lián)在所述mosfet1102和所述低壓開關(guān)器件1104構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端。

其中，所述mosfet1102、所述低壓開關(guān)器件1104和所述igbt1106采用相同或者不同的驅(qū)動信號。

需要說明的是，圖11所示的結(jié)構(gòu)中，mosfet1102和低壓開關(guān)器件1104串聯(lián)后，跟igbt1106和二極管1108并聯(lián)使用。其中，mosfet1102為高壓mosfet，低壓開關(guān)器件1104可為低壓mosfet，igbt1106和二極管1108電壓等級跟mosfet1102相同，進(jìn)而實現(xiàn)高壓開關(guān)，而低壓開關(guān)器件選用低壓器件有利于降低導(dǎo)通損耗。

可選的，所述mosfet1102、所述低壓開關(guān)器件1104、所述igbt1106均為n型結(jié)構(gòu)。

圖11所示結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件通過利用mosfet的快速開關(guān)特性降低igbt的開關(guān)損耗，而利用低壓開關(guān)器件1104的反向阻斷能力，使得負(fù)載電流通過反并的快恢復(fù)二極管1108續(xù)流，減少了mosfet1102體二極管的反向恢復(fù)電流，進(jìn)而降低了器件的開關(guān)損耗。另一方面，mosfet不存在導(dǎo)通閾值電壓問題，在低電流時，采用mosfet通流可降低半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通壓降，而大電流時，igbt導(dǎo)通壓降低，可降低器件損耗，從而提升變流器的性能。

本申請還提供了一種半導(dǎo)體器件，如圖12所示，該半導(dǎo)體器件包括：

金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管mosfet1202、低壓開關(guān)器件1204、絕緣柵雙極型晶體管igbt1206以及二極管1208；

所述mosfet1202和所述低壓開關(guān)器件1204構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；

所述igbt1206并聯(lián)在所述mosfet1202的兩端；

所述二極管1208并聯(lián)在所述mosfet1202和所述低壓開關(guān)器件1204構(gòu)成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩端。

其中，所述mosfet1202、所述低壓開關(guān)器件1204和所述igbt1206采用相同或者不同的驅(qū)動信號。

需要說明的是，圖12所示結(jié)構(gòu)為圖11所示結(jié)構(gòu)的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。其中，mosfet1202為高壓mosfet，低壓開關(guān)器件1204可為低壓mosfet，igbt1206和二極管1208電壓等級跟mosfet1202相同，進(jìn)而實現(xiàn)高壓開關(guān)。可選的，所述mosfet1202、所述低壓開關(guān)器件1104、所述igbt1206均為n型結(jié)構(gòu)。

圖12所示結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件通過利用mosfet的快速開關(guān)特性降低igbt的開關(guān)損耗，而利用低壓開關(guān)器件1204的反向阻斷能力，使得負(fù)載電流通過反并的快恢復(fù)二極管1208續(xù)流，減少了mosfet1202體二極管的反向恢復(fù)電流，進(jìn)而降低了器件的開關(guān)損耗。另一方面，由于mosfet不存在導(dǎo)通閾值電壓問題，因此在低電流時，采用mosfet通流可降低半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通壓降，而大電流時，igbt導(dǎo)通壓降低，可降低器件損耗，從而提升變流器的性能。

相對于圖11所示的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，圖12所示結(jié)構(gòu)中的mosfet1202的源極、低壓開關(guān)器件1204的源極和igbt1206的發(fā)射極連接到同一節(jié)點上，使得有源器件可共用一個驅(qū)動電源。通過圖12所示的改進(jìn)器件布局可實現(xiàn)有源器件共驅(qū)動電源，可降低驅(qū)動電路復(fù)雜程度，簡化驅(qū)動。

圖11、圖12所涉及的半導(dǎo)體器件可采用同步驅(qū)動，亦可采用分時驅(qū)動技術(shù)。為了降低igbt拖尾電流導(dǎo)致的關(guān)斷損耗，本申請所涉及的半導(dǎo)體器件可通過采用分時驅(qū)動技術(shù)降低開關(guān)損耗。在關(guān)斷各器件前，可通過調(diào)節(jié)mosfet和igbt的驅(qū)動延遲時間td，如圖13所示，消除igbt關(guān)斷時的拖尾電流。例如，可提前時間td(大小根據(jù)需要設(shè)定)關(guān)斷igbt，將igbt電流換流到mosfet支路中，再關(guān)斷mosfet和低壓開關(guān)器件，可減少igbt的關(guān)斷損耗。

本申請所示方案中僅給出了各器件利用的示意圖，實際應(yīng)用中為了滿足大功率變換的需求，可通過并聯(lián)元器件增加器件的通流能力，其中各器件的并聯(lián)數(shù)量由變流器的功率和單個器件的容量決定，同時各器件的并聯(lián)數(shù)量可彼此不等。

變流器作為光伏并網(wǎng)系統(tǒng)、ups、電機驅(qū)動等設(shè)備中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接決定設(shè)備的整體性能。大功率變流器中，igbt得到廣泛應(yīng)用，但相比mosfet，igbt開關(guān)損耗高，開關(guān)頻率低，限制了變流器的功率密度。利用本申請?zhí)峁┑陌雽?dǎo)體器件替代igbt，可綜合利用igbt、mosfet、硅基二極管、寬禁帶二極管的優(yōu)點，提高變流器的頻率，同時提升變流器性能。

本申請?zhí)峁┑陌雽?dǎo)體器件為混合型功率器件，所應(yīng)用的變流器可以為ac/dc、ac/ac、dc/dc、dc/ac變流器，如ups、pfc、光伏逆變器、電機驅(qū)動等。

圖15所示為基于本申請所提供的半導(dǎo)體器件的一個變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。圖14所示為傳統(tǒng)的boost升壓電路，為了降低硅二極管造成的開關(guān)損耗和器件的電壓應(yīng)力，圖14中所示二極管d1通常采用碳化硅二極管取代硅二極管，但如圖1中所示，碳化硅二極管壓降高，尤其是在高結(jié)溫下，高壓降必然導(dǎo)致高導(dǎo)通損耗，不利于降低變流器的整機損耗。

圖15所示為基于本申請所提供的半導(dǎo)體器件的一個變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。圖15(a)所示電路為本申請所提供的基于圖2實施例的半導(dǎo)體器件的boost升壓電路，圖15(b)所示電路為本申請所提供的基于圖2實施例的半導(dǎo)體器件的飛跨電容boost升壓電路。

圖16所示傳統(tǒng)的三相全橋逆變電路。圖17所示為基于本申請所提供的半導(dǎo)體器件的一個變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖17所示的變流器包括直流源、若干個圖12所示實施例提供的半導(dǎo)體器件，以及與該若干個半導(dǎo)體器件配套使用的電感組、電容組和交流源。

圖17所示的變流器綜合利用了mosfet開關(guān)損耗低、低電流下mosfet導(dǎo)通壓降低、大電流下igbt導(dǎo)通壓降低的特點，擬降低變流器的損耗，提升變流器性能。

在變流器中，半導(dǎo)體器件通常組成橋式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)換流。為了防止橋臂中上、下管直通造成器件過流損壞，同一橋臂中器件互補驅(qū)動時需加入必要的死區(qū)時間，因此當(dāng)器件反向通流時，可控制本申請所提供的半導(dǎo)體器件中的mosfet工作于反向阻斷狀態(tài)或工作于同步整流狀態(tài)。其中，同步整流狀態(tài)是指mosfet可工作在反向通流狀態(tài)下，該狀態(tài)下mosfet導(dǎo)通壓降低于二極管整流壓降，可降低器件上的導(dǎo)通損耗。在死區(qū)時間內(nèi)關(guān)斷mosfet，由于圖12實施例所提供的半導(dǎo)體器件中，低壓開關(guān)器件反向阻斷，負(fù)載電流通過反并的快恢復(fù)二極管續(xù)流，mosfet的體二極管不會造成反向恢復(fù)問題，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。在非死區(qū)時間內(nèi)，開通mosfet，此時mosfet工作于同步整流狀態(tài)，可降低通態(tài)損耗。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，在上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側(cè)重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關(guān)描述。

對于前述的各方法實施例，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動作順序的限制，因為依據(jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其他順序或者同時進(jìn)行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，說明書中所描述的實施例均屬于優(yōu)選實施例，所涉及的動作和模塊并不一定是本發(fā)明所必需的。

在本發(fā)明所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部設(shè)備來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來。該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：通用串行總線閃存盤(英文：usbflashdisk)、移動硬盤、只讀存儲器(英文：read-onlymemory，rom)、隨機存取存儲器(英文：randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案脫離權(quán)利要求的范圍。