今天这篇文章来自九州工业大学，主要内容是研究1200V
SiC MOSFET串联使用时的电压不平衡问题。
背景介绍
在高压应用中，SiC MOSFET的串联使用是一种常见方案，即多个SiC MOSFET串联连接，整体阻断电压理论上等于各器件阻断电压之和然而因为SiC MOSFET更高的开关速度，串联使用会面临电压均衡问题。本文正是研究短路工况下，SiC MOSFET串联使用时的电压均衡问题，
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测试电路如上
被测器件（DUT）选取两只1.2kV、32A SiC MOSFET，测出的输出曲线差异可忽略不计，功率回路寄生电感LS为250nH，添加了一个典型阻容缓冲器电路（RSN=2.2Ω，CSN=4.7nF），可降低开关过程中对电压不平衡的敏感性，为实现长期电压均衡，在器件两端并联一个250 kΩ的电阻RD，两只DUT采用相同的栅驱，型号CRD-001，输出电压-4V/+15V，开通/关断栅阻可单独设置（RG-on/RG-off=4.7/20Ω）
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实际电路如上，对其进行短路测试，
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测试结果如上，包括单只器件（single）在600V母线电压下，两只串联器件（series）在1200V母线电压下，单只器件短路测试中，DUT1和DUT2的短路电流相同，但在串联器件短路测试中，t = 2μs时，DUT1和DUT2的VDS表现出明显的不均衡（图中标注的ΔVDS-SC），直到器件关断，二者的VDS也有明显差异（图中标注t = 4μs处），
且DUT1和DUT2存在36ns的延迟时间。怀疑这种明显的VDS不均衡与两个栅驱之间的导通延迟有关，测试后发现确实如此，导通瞬态，DUT1的栅驱输出电压VGG1比DUT2的栅驱输出电压VGG2早出现2~4 ns，关断瞬态，VGG1比VGG2晚出现2~4 ns
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将原始设置称为A，其他条件不变，仅对调两个栅驱，新设置称为B，
测试结果如上
t = 2μs时，B的ΔVDS-SC明显小于A的相应值，且由于DUT2更早导通，使得DUT1的VDS高于DUT2。
因此确认是栅驱导致该问题。
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建立如上所示的半元胞SiC MOSFET模型，进行混合仿真，模拟短路工况，混合仿真电路按照实测电路设置，
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具体如上，
上下两个SiC MOS的唯一区别，就是#2的栅极信号被施加4ns的延迟时间，使其在短路器件更晚导通，
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短路仿真结果如上
先看VDS曲线，#2的VDS明显高于#1，与实测结果一致，由于串联连接，流过两个器件的短路电流相同，因此#2的热量略多于#1换言之，即使只设置4ns的延迟时间，也会导致两只器件VDS明显不均衡，而电压较高的那只器件会产生更多热量。
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如上，不考虑自热效应，仿真不同温度（298K至1098K）下的高压输出特性（ID-VDS），看图中那两个点，两只器件的ID均为100A，VDS却有一百多V的差异，温度差ΔT表示为αΔVDS-SC，α是与器件特性相关的系数，因此，初始阶段较小的温度差ΔT，会转换成后续较大的ΔVDS-SC，即漏源电压不均衡，而ΔVDS-SC又会进一步加剧ΔT，形成正反馈。
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1μs时，两只器件的温度分布如上，确实观察到明显的温度差。
#2的温度远高于#1，
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考虑简化的热模型，ΔVDS-SC表达式如上，Rth、Cth分别为热阻、热容，ISC为短路电流，短路期间，电流先增至饱和，随后由于自热效应而减小，ISC和α的增大都会使ΔVDS-SC增大，电压不均衡因之加剧。
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考虑热阻后，短路仿真结果如上，
热阻Rth较大时，VDS不平衡出现得更早。
小结：
1、研究短路工况下，串联使用SiC MOSFET时的电压不平衡问题，
结果表明，即使是特性相近的两只器件，也会出现电压不平衡现象。
2、不同器件栅驱之间的导通延迟会引发电压不平衡现象，
仿真显示，即使只设置4ns的延迟时间，也会导致两只器件VDS明显不均衡，初始阶段较小的温度差ΔT，会转换成后续较大的ΔVDS-SC，而ΔVDS-SC又会进一步加剧ΔT，形成正反馈。
3、ISC和α的增大都会使ΔVDS-SC增大，热阻Rth较大时，VDS不平衡出现得更早。
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