Induction Heating System에서 SiC MOSFET과 GaN Transistor의 Performance 비교를 통한 소자 적합성 분석

Abstract

본 논문은 Induction Heating(IH) 시스템에서 WBG 전력 반도체 소자인 SiC MOSFET과 GaN Transistor의 Performance 비교를 통한 소자 적합성 분석이 수행된다. WBG 소자는 우수한 물성 특성으로 낮은 도통 저항과 스위칭 손실, 낮은 기생 커패시터를 통한 고속 스위칭의 장점을 가진다. 이러한 WBG소자를 IH 시스템에 적용하면 고 주파수 구동을 통해서 가열 용기의 등가 저항을 보다 증가시킬 수 있고, 이를 통해 더 높은 출력 전력을 달성시킬 수 있다.

본 논문에서는 SiC MOSFET과 GaN Transistor를 일반적인 Half-bridge 직렬 공진형 컨버터 토폴로지에 적용하여 소자의 특성 및 회로 조건을 고려한 도통 손실, 스위칭 손실, 역방향 도통 손실과 소자의 열 성능, 시스템의 cost 등의 비교가 수행되며, 이를 기반으로 IH 시스템에서의 소자 적합성을 분석한다. 소자 적합성 분석을 검증하기 위해서 650V 정격의 SiC MOSFET과 GaN Transistor를 적용한 Half-bridge 직렬 공진형 컨버터 Prototype을 구축하고, 전력 손실 및 열 성능에 대한 실험적 비교를 통하여 유효성을 검증한다.