在PV系统的住宅应用中，最常见的系统设置包括以下组件：PV面板、还提供MPPT功能的预调节器(DC-DC转换器)、交错升压变换器(IBC)和电压源逆变器(VSI)，以保证输出电流质量。与标准Boost变换器相比，IBC通过强制两个开关单元之间进行180°相移操作来消除纹波。然而，由于来自面板的高输入电压，该系统在高压硅二极管(DB)中存在着较高的反向恢复损耗，而在开关(SB)中则有较高的换向损耗。本文提出在IBC中使用碳化硅(SiC)二极管可以消除SiC二极管零反向回收带来的损失。

对两种IBC进行了比较研究：一种使用SiC二极管（简称Si/SiC系统），另一种使用Si二极管（简称Si/Si系统）。该研究解决了以下问题：1）两个二极管与CoolMOS器件的静态和开关特性；2）系统在全工作范围内的效率；以及3）系统功率密度。

本研究以测量板、主电源板、栅极驱动电路、CoolMOS器件和电感为例，构建了一个2.5kW的硬件系统，该系统适用于Si/Si和Si/SiC系统。主要区别在于二极管的类型、元件的布置和冷却系统的设计。设计了由散热器和风扇阵列组成的冷却系统，使CoolMOS的结温保持在75°C，使Si/Si和Si/SiC系统的导通损耗降到最低。同样，实验期间的环境温度保持在50°C。IBC的其他参数见表一。

The CoolMOS, IPW90R120C3 被英飞凌选为有源开关。选择该器件是因为其足够高的击穿电压，在低温下的低导通态电阻，最大限度地减少了导通损耗，和高开关率（di/dt和dv/dt），最大限度地减少了开关损耗。使用的两个二极管是硅超快二极管STTH1210D由意法半导体和SiC肖特基二极管C2D20120D由克里。

一、半导体特性与冷却系统评估

对硅二极管和碳化硅二极管进行了静态和动态表征，确定了它们的损耗。静态特性用于确定器件的导通损耗。当CoolMOS保持在75°C时，发现Si二极管具有负的温度系数，而SiC二极管的温度系数为正。因此，在较高的电流应用(>2A)中，当器件被加热时，Si二极管的导通损耗减小，而SiC二极管的导电损耗上升。

对两个二极管在400 V下的动态特性进行了表征，确定了它们的开关特性和损耗。经过测试，发现二极管的类型不影响CoolMOS器件的关断性能。然而，CoolMOS的开启性能明显不同，这取决于二极管的反向恢复行为。反向恢复电流增加了硅二极管的开关损耗，并在CoolMOS器件的漏电流上反映了这些特性，这称为“换向损耗”。