今天这篇文章来自纽伦堡大学，主要内容是零电压开关下，SiC MOSFET器件选用标准，
先介绍背景
在功率转换中，零电压开关（ZVS）是一项关键技术，
核心思路是——在开关器件（MOSFET、IGBT等）导通或关断时，使其两端电压降为零或接近零，从而显著降低开关损耗、提高效率，并减少电磁干扰，
在电力电子转换器中，这是常用的软开关技术，
具体方式，是通过调整电路寄生参数或设置小型无源元件，最大程度减少开关过程中电流-电压的交叠时间。
但已有研究表明，ZVS并不能完全消除开关损耗，剩余损耗大小受MOSFET固有参数（栅阻、寄生电容等）以及栅驱条件的影响，
本文将在350kHz频率的零电压开关条件下，在半桥拓扑中，对当前主流1200V SiC MOSFET进行评估，为功率转换设计人员提供器件选择标准。
先说测试方法，
宽禁带半导体器件的开关速度较快，通过双脉冲测试中的电压电流测量，以估算功率损耗的方式往往不够精确，
本文采用瞬态量热测试的方式，估算器件功率损耗，计算公式如下：
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即，通过测量热质量（如用作热容Cth的铜块）在特定时间Δt（显著短于铜块的热时间常数）内被晶体管加热后的线性温升Δϑ，间接估算器件功率损耗。
相比直接测试电压电流，这种方式更加准确。
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如上，在每个被测晶体管的背面焊接一个15克的铜块，以增加热电容，采用半桥测试电路为感性负载供电，用于评估零电压开关的残留损耗。
两个开关SHS（高端开关）和SLS（低端开关）采用三角电流模式（TCM）调制，使高端和低端开关均能实现零电压开通，
为了最大程度减少通过体二极管的电流，将器件死区时间设置尽可能短，且在器件两端并联SiC SBD，以降低死区时间内体二极管导通损耗。
测试装置采用三个圆柱形空心线圈L，每个线圈具有不同的电感值，用于评估70kHz~350kHz范围内，不同频率下的功率损耗，
关断外栅阻设为0，这是软开关应用中的常见做法，
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相关参数如上，死区时间设为120ns，开通外栅阻/关断外栅阻分别为4Ω / 0Ω，
SiC SBD的产品型号为SDS120J002D3，
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看这张图，非常炫酷，
这是SLS配备铜块时的加热过程，为了最大程度减少表面反射，提高热成像准确性，温度测量在亚光黑涂层表面进行，
温度数据通过红外热像仪记录，平均采样率15Hz，热分布曲线斜率与热容Cth共同决定了器件功率损耗。
选取9款TO-247-4封装SiC MOSFET（T1~T9），以及1款TO-247-4封装SiC cascode JFET（T10），
所有器件额定电压均为1200V，导通电阻接近。
T1为三安半导体的平面型SiC MOSFET（SMS1200016M），其余9款也是商用器件。
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10款器件的参数如上，导通电阻基本在16mΩ左右，
所有被测器件均在室温下启动，工作时间5秒，
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不同器件的铜块温升情况如上，测试条件均为40A，
简单看，曲线越陡峭（斜率越大），温升越快，器件功率损耗越大，
5秒后，T1和T2的温升仅为4K，而T10的温升达7.5K，
表明相同工作条件下，T1、T2产生的总损耗远低于T10，
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剩余开关损耗随电流的变化曲线如上，
开头提到，ZVS并不能完全消除开关损耗，剩余损耗大小取决于MOSFET固有参数和栅驱条件，这里的纵轴即为未能消除的剩余开关损耗。
可以看到，随着开关电流的增大，剩余开关损耗逐渐上升，
T1和T2在最下方，剩余损耗最小，T7和T10在最上方，剩余损耗最大，前者仅为后者的三分之一。
基于以上结果，可以总结ZVS应用的器件选择标准：
1、较小的内栅阻，使得栅极充放电更快，
2、较小的Ciss，减少开关切换时间，
3、较大的Coss，在开关过程中（尤其是关断时）能减缓电压上升速率，减少电压与电流的重叠时间。
小结：
1、功率转换中，零电压开关（ZVS）是一项关键技术，
核心思路是——在开关器件（MOSFET、IGBT等）导通或关断时，使其两端电压降为零或接近零，从而显著降低开关损耗、提高效率，并减少电磁干扰，
2、采用瞬态量热测试的方式，估算器件功率损耗，T1和T2的剩余损耗最小，
3、总结ZVS应用的器件选择标准：1）较小的内栅阻，2）较小的Ciss，3）较大的Coss。
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