ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК SI-MOSFET, SIC-MOSFET ТА SI-IGBT ТРАНЗИСТОРІВ
This work is dedicated to the practical determination and comparison of the dynamic characteristics of silicon (Si) MOSFET, silicon carbide (SiC) MOSFET, and silicon IGBT when switching an active-inductive load, which is the most used mode of operation in electric drives and power converters. The ma...
Saved in:
| Date: | 2025 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1709 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Technical Electrodynamics |
Institution
Technical Electrodynamics| id |
oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-1709 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-17092025-09-10T10:45:10Z COMPARATIVE ANALYSIS OF DYNAMIC CHARACTERISTICS OF SI-MOSFET, SIC-MOSFET AND SI-IGBT TRANSISTORS ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК SI-MOSFET, SIC-MOSFET ТА SI-IGBT ТРАНЗИСТОРІВ Ковбаса, С.М. Вербовий, Ю.В. Коломійчук , Є.В. wide bandgap semiconductors double pulse test power electronics Si-MOSFET SiC-MOSFET Si-IGBT switching losses electric drive high-frequency PWM напівпровідники з широкою забороненою зоною тест подвійним імпульсом силова електроніка Si-MOSFET SiC-MOSFET Si-IGBT втрати на перемикання електропривод високочастотна ШІМ This work is dedicated to the practical determination and comparison of the dynamic characteristics of silicon (Si) MOSFET, silicon carbide (SiC) MOSFET, and silicon IGBT when switching an active-inductive load, which is the most used mode of operation in electric drives and power converters. The main advantages and challenges associated with the use of high-speed switches in real applications are discussed. The methodology of the Double-Pulse Test (DPT), a widely used method for experimental determining the dynamic characteristics of MOSFET and IGBT is presented. An experimental setup for conducting this test was designed and manufactured. The transistors were tested under identical voltage conditions for different switching currents. The analysis of the experimental data has demonstrated that, under equal conditions, SiC-MOSFET provides the lowest switching losses, making it the most suitable for applications which demand high-frequency PWM. It is shown that due to the lowest turn-on and turn-off delays (compared to other types of transistors considered) SiC-MOSFET can potentially reduce the converter's dead-time, this fact, in turn, improves the inverter's dynamic performance and simplifies or even eliminates the need for dead-time compensation algorithms. References 27, figures 13, tables 3. Роботу присвячено практичному визначенню та порівнянню динамічних характеристик кремнієвого (Si) MOSFET, карбід кремнієвого (SiC) MOSFET та кремнієвого IGBT у разі роботи на активно-індуктивне навантаження, що є актуальним для електроприводів та статичних перетворювачів параметрів електричної енергії. Розглянуто основні переваги та проблеми, що виникають під час застосування високошвидкісних ключів. Наведено методику тесту подвійним імпульсом (Double-Pulse Test, DPT), що є поширеним методом для експериментального визначення динамічних характеристик MOSFET та IGBT. Розроблено та виготовлено експериментальну установку, з використанням якої за однакової напруги та для різних струмів комутації проведено тестування процесів переключання транзисторів. В результаті аналізу проведених тестів показано, що за інших рівних умов SiC-MOSFET забезпечує найменші втрати на перемикання, що робить цей тип транзисторів найбільш придатним для використання у застосуваннях з високою частотою широтно-імпульсної модуляції. Показано, що SiC-MOSFET потенційно може забезпечити зменшення мертвого часу перетворювача у порівнянні з Si-IGBT, що дає можливість покращити динамічні властивості автономних інверторів напруги та спростити або повністю відмовитися від застосування алгоритмів компенсації мертвого часу. Результати виконаних досліджень можуть бути використані під час розробки силових напівпровідникових перетворювачів електроприводів різних типів або статичних перетворювачів параметрів електричної енергії. Бібл. 27, рис. 13, табл. 3. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2025-09-04 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1709 10.15407/techned2025.05.026 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 5 (2025): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 026 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 5 (2025): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 026 2218-1903 1607-7970 10.15407/techned2025.05 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1709/1547 Авторське право (c) 2025 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| institution |
Technical Electrodynamics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-09-10T10:45:10Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
напівпровідники з широкою забороненою зоною тест подвійним імпульсом силова електроніка Si-MOSFET SiC-MOSFET Si-IGBT втрати на перемикання електропривод високочастотна ШІМ |
| spellingShingle |
напівпровідники з широкою забороненою зоною тест подвійним імпульсом силова електроніка Si-MOSFET SiC-MOSFET Si-IGBT втрати на перемикання електропривод високочастотна ШІМ Ковбаса, С.М. Вербовий, Ю.В. Коломійчук , Є.В. ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК SI-MOSFET, SIC-MOSFET ТА SI-IGBT ТРАНЗИСТОРІВ |
| topic_facet |
wide bandgap semiconductors double pulse test power electronics Si-MOSFET SiC-MOSFET Si-IGBT switching losses electric drive high-frequency PWM напівпровідники з широкою забороненою зоною тест подвійним імпульсом силова електроніка Si-MOSFET SiC-MOSFET Si-IGBT втрати на перемикання електропривод високочастотна ШІМ |
| format |
Article |
| author |
Ковбаса, С.М. Вербовий, Ю.В. Коломійчук , Є.В. |
| author_facet |
Ковбаса, С.М. Вербовий, Ю.В. Коломійчук , Є.В. |
| author_sort |
Ковбаса, С.М. |
| title |
ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК SI-MOSFET, SIC-MOSFET ТА SI-IGBT ТРАНЗИСТОРІВ |
| title_short |
ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК SI-MOSFET, SIC-MOSFET ТА SI-IGBT ТРАНЗИСТОРІВ |
| title_full |
ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК SI-MOSFET, SIC-MOSFET ТА SI-IGBT ТРАНЗИСТОРІВ |
| title_fullStr |
ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК SI-MOSFET, SIC-MOSFET ТА SI-IGBT ТРАНЗИСТОРІВ |
| title_full_unstemmed |
ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК SI-MOSFET, SIC-MOSFET ТА SI-IGBT ТРАНЗИСТОРІВ |
| title_sort |
порівняльний аналіз динамічних характеристик si-mosfet, sic-mosfet та si-igbt транзисторів |
| title_alt |
COMPARATIVE ANALYSIS OF DYNAMIC CHARACTERISTICS OF SI-MOSFET, SIC-MOSFET AND SI-IGBT TRANSISTORS |
| description |
This work is dedicated to the practical determination and comparison of the dynamic characteristics of silicon (Si) MOSFET, silicon carbide (SiC) MOSFET, and silicon IGBT when switching an active-inductive load, which is the most used mode of operation in electric drives and power converters. The main advantages and challenges associated with the use of high-speed switches in real applications are discussed. The methodology of the Double-Pulse Test (DPT), a widely used method for experimental determining the dynamic characteristics of MOSFET and IGBT is presented. An experimental setup for conducting this test was designed and manufactured. The transistors were tested under identical voltage conditions for different switching currents. The analysis of the experimental data has demonstrated that, under equal conditions, SiC-MOSFET provides the lowest switching losses, making it the most suitable for applications which demand high-frequency PWM. It is shown that due to the lowest turn-on and turn-off delays (compared to other types of transistors considered) SiC-MOSFET can potentially reduce the converter's dead-time, this fact, in turn, improves the inverter's dynamic performance and simplifies or even eliminates the need for dead-time compensation algorithms. References 27, figures 13, tables 3. |
| publisher |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1709 |
| work_keys_str_mv |
AT kovbasasm comparativeanalysisofdynamiccharacteristicsofsimosfetsicmosfetandsiigbttransistors AT verbovijûv comparativeanalysisofdynamiccharacteristicsofsimosfetsicmosfetandsiigbttransistors AT kolomíjčukêv comparativeanalysisofdynamiccharacteristicsofsimosfetsicmosfetandsiigbttransistors AT kovbasasm porívnâlʹnijanalízdinamíčnihharakteristiksimosfetsicmosfettasiigbttranzistorív AT verbovijûv porívnâlʹnijanalízdinamíčnihharakteristiksimosfetsicmosfettasiigbttranzistorív AT kolomíjčukêv porívnâlʹnijanalízdinamíčnihharakteristiksimosfetsicmosfettasiigbttranzistorív |
| first_indexed |
2025-12-02T15:21:31Z |
| last_indexed |
2025-12-02T15:21:31Z |
| _version_ |
1850410418669879296 |