电源设计中测量SIC的绝对最大额定值
绝对最大额定值是电子元件中不得超过的操作参数的最大值。它们涉及电压、电流、功率、温度和其他测量单位。如果超过这些值，组件的性能就会很差，甚至更糟的是，它会被破坏和烧毁。我们将分析如何观察这些值以及如何防止它们被超出。
组件的绝对最大额定值
任何电子元件都必须在最大条件下工作，超过该条件将无法正常工作。很多时候，设计人员在评估这些参数时会犯很多错误，并且在没有任何预测的情况下，电子元件会烧坏。在官方的sic数据表中，通常需要遵守以下组件支持的最大值，不得超过：
漏极——源极电压；
持续漏电流；
脉冲漏极电流；
栅极 - 源极电压；
栅源浪涌电压；
推荐驱动电压；
结温；
存储温度范围。
其他类型的电子元件以其他参数为特征。有些值可能会根据它们的温度发生变化，因此设计人员的注意力，在这种情况下，必须处于最高水平。让我们看一个关于图 1所示功率晶体管 bd243 的实际例子。它的一些不可超过的最大值如下：
集电极 - 发射极电压：80 vdc；
集电极电流（连续）：6 a；
设备总功耗：65 w。
如果不超过的值被单独检查和考虑，电路的最终情况将是灾难性的。事实上，设计人员可以只考虑电压和电流参数。他可以设计一个集电极-发射极电压为 50 v（完全在限制范围内）和 4 a 集电极电流（也在限制范围内）的稳压器。设计人员可能对计算结果感到满意，但更仔细的检查表明该设备消耗的功率等于：
p = v * i
p = 50 * 4 = 200 瓦
尽管电压和电流完全落在最大允许值内，但晶体管会立即燃烧，消耗 200 w 功率。事实上，该组件只能承受 65 w。因此，有必要检查所有关键参数，以免在设备的最终测试期间遇到令人讨厌的意外。
图 1：bd243 功率晶体管
用于测试的 sic mosfet
用于测量和测试的模型是 rohm sic n 沟道功率 mosfet sct3160kl，如图2所示。它的特点是：
vdss：1200 伏；
封装：to-247n；
rds（开）（典型值）：160 毫欧；
编号：17a；
脉冲漏极电流 id：42 a；
功率：103 瓦；
栅极 – 源极电压 （dc）：-4 v 至 +22 v；
低导通电阻；
切换速度快；
快速反向恢复；
易于并行。
图 2：rohm 的 sct3160kl 碳化硅功率 mosfet
最大功率
如果我们让 sic 在允许的最大电压和最大电流下工作，mosfet 就会烧坏。最大 vdss 电压为 1200v，最大 id 电流为 17a，理论功耗约为 20400w，这是一个非常大的值 （p = v * i）。显然，无论是出于结构还是冷却的原因，这个限制永远无法达到，制造商设定的最大功率限制仅为 103 w。这个参数与理论上可达到的参数相去甚远。在下一个仿真中，使用图 3的简单电气图执行，我们将绘制组件的电压、电流和电流功率曲线，以及最大耗散功率曲线。
图 3：功率测量应用图
该模拟涉及通过电源电压 v1 的“扫描”操作测试 sic 支持的最大功率。特别是电路的特点如下：
电源电压 v1 从 0 v 到 2500 v 连续递增；
栅极电压：22v；
5 欧姆 r1 负载。
spice 指令以等于 1 v 的步长实现电源电压从 0 v 到 2500 v 的“扫描”，如下所示：
.dc v1 0 2500 1
很明显，随着电源电压v1的逐渐增加，drain电压、drain电流和sic耗散的功率以及负载r1的耗散功率也随之增加。由于组件行为的非线性，这些增加不遵循成比例的趋势。让我们首先检查图 4 中电源电压（浅色图）和 vds 电压（深色图）的趋势。对于这种类型的阻性负载，vds 电压的值随着电源 v1 的增加不成比例地增加。请记住，单独考虑电压参数来评估组件的物理和电气限制是错误的。
图 4：图表仅显示电源电压 v1 和电压 vds
现在让我们检查 drain 电流的趋势（在图 5 中），它与通过负载 r1 的电流相同。尽管 vds 电压低于图中大部分的限值，但漏极电流几乎立即达到其最大限值。这意味着，在电路的工作条件下，只有电压vds低于88v才能使用mosfet。另外在这种情况下我们提醒您，只考虑电流参数来评估是错误的物理限制和电气元件。
图 5：图表仅显示在 mosfet drain 上流动的电流
图 6 中显示的最终图更难理解，但它提供了真实情况和组件的正确管理。让我们看看如何阅读它。该图由以下曲线组成，根据接线图使用 5 欧姆漏极负载测量：
红色曲线：（v （ds） * ix （x1： 1） + v （n001） * ix （x1： 2）：它是跟随 sic mosfet 耗散功率的曲线图；
紫色曲线：这是所用 sic mosfet 耗散功率等于 103 w 所施加的限制，此处显示为参考点；
浅绿色曲线：这是电路电源电压，从 0 v 增加到 770 v（在此特定图表中）；
深绿色曲线：这是 mosfet 漏极上的电压，如您所见，增加不是线性的；
青色曲线：表示漏极电流。
根据此特定 sic 制造商施加的所有最大限制，只能使用图中以棕色突出显示的区域。此可用区域显然仅指使用的此类负载和此电源电压。对于其他阻抗值，该区域将有不同的扩展。
图 6：总图有助于控制元件的电压、电流和功耗，并提供有用的空间使其在正确的区域工作
结论
不幸的是，spice 语言尚未提供描述组件“绝对最大额定值”的参数。但是，使用特殊公式和计算在模拟中突出显示它们非常简单，从各个组件的官方数据表上的数据开始。运行模拟，通过 spice“.temp”指令修改环境温度也很有趣。
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集电极 - 发射极电压：80 vdc；
集电极电流（连续）：6 a；
设备总功耗：65 w。
如果不超过的值被单独检查和考虑，电路的最终情况将是灾难性的。事实上，设计人员可以只考虑电压和电流参数。他可以设计一个集电极-发射极电压为 50 v（完全在限制范围内）和 4 a 集电极电流（也在限制范围内）的稳压器。设计人员可能对计算结果感到满意，但更仔细的检查表明该设备消耗的功率等于：
p = v * i
p = 50 * 4 = 200 瓦
尽管电压和电流完全落在最大允许值内，但晶体管会立即燃烧，消耗 200 w 功率。事实上，该组件只能承受 65 w。因此，有必要检查所有关键参数，以免在设备的最终测试期间遇到令人讨厌的意外。
图 1：bd243 功率晶体管
用于测试的 sic mosfet
用于测量和测试的模型是 rohm sic n 沟道功率 mosfet sct3160kl，如图2所示。它的特点是：
vdss：1200 伏；
封装：to-247n；
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编号：17a；
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功率：103 瓦；
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图 2：rohm 的 sct3160kl 碳化硅功率 mosfet
最大功率
如果我们让 sic 在允许的最大电压和最大电流下工作，mosfet 就会烧坏。最大 vdss 电压为 1200v，最大 id 电流为 17a，理论功耗约为 20400w，这是一个非常大的值 （p = v * i）。显然，无论是出于结构还是冷却的原因，这个限制永远无法达到，制造商设定的最大功率限制仅为 103 w。这个参数与理论上可达到的参数相去甚远。在下一个仿真中，使用图 3的简单电气图执行，我们将绘制组件的电压、电流和电流功率曲线，以及最大耗散功率曲线。
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