CN1224543A - 功率转换设备 - Google Patents

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Abstract

一种功率转换设备,包括一组至少包括一个半导体开关的半导体开关,以及与该组半导体开关电连接的直流接线端,其中与半导体开关或直流接线端连接一个箝位电路。另外,把一个具有宽带隙的二极管与一个缓冲电路的缓冲二极管或缓冲电容器并联连接,该缓冲电路与半导体开关并联连接。应用这样的布置,使施加在半导体开关上的过电压或振荡电压得到抑制。

Description

功率转换设备
本发明涉及一种使用半导体器件的功率转换设备。
近年来，为了满足对较小尺寸和较高效率的功率转换设备的要求，尽管一直希望研制具有较高耐电压和提供大电流的半导体开关器件，但是已经研制了如3.kV-1.2kA类的绝缘栅双极晶体管(在下文简短地称为IGBT)和6kV-6kA类的门电路断开可控硅整流器(在下文简短地称为GTO)那样的大容量器件。
图5表示用GTO作半导体开关的常规单相换流器。这种换流器通过交替地接通-断开GTO(41,42,43,44)，以用从直流电源1转换的交流功率供给负载10。在断开GTO时，存储在布线电感2和阳极电抗器(31,32,33,34)中的能量变为施加在GTO上的过电压。因此，一般设有用于抑制该过电压的缓冲电路。参考图5，把缓冲二极管(71,72,73,74)和缓冲电容器(91,92,93,94)分别与阳极电抗器(31,32,33,34)，并且通过二极管(111,112,113,114)与用于缓冲电容器(91,92,93,94)的能量恢复电路(121,122,123,124)串联连接。因此，在GTO断开时的波形变成如图6所示。
关于这样换流器的最大输出，在额定操作时的最大切断电流由这样一些因素来确定，如电流供给条件和装置冷却特性的损耗特性，以及其他类似因素，而在进行故障保护时的最大切断电流确定在器件的额定可控电流的范围以内。
另一方面，关于电压，安排缓冲电路并确定电源电压，以便在发生故障而切断电流之时的瞬时过冲电压不会超过器件的额定耐电压。因此，现今实行的是使电源电压降低到接近于器件的耐电压的一半。
在这些情况下，公开了一种用于抑制过电压的方法，在一种与主开关装置并联的由缓冲二极管、缓冲电容器和缓冲电阻器所构成的缓冲电路的布置中，把一个电压调节二极管与缓冲电容器并联连接(Japanese PatentLaid-open No.Hei7-143733)。
图8表示半导体器件的耐电压与操作损耗之间关系的一例。当器件的耐电压增加时，变得有必要增加半导体晶片的厚度，并且因此使工作时间电压增加。因此，工作时间稳态损耗与耐电压成正比增加。同时，由于断开时操作电压和尾电流(参考图6)都增加，所以开关损耗实际上与耐电压的平方成正比。尽管开关损耗和工作时间稳态损耗的相对大小随电流供给条件变化，但是为了防止这样的损耗增加并使装置的冷却变得容易，因此具有较高耐电压的器件伴随有器件面积和组件尺寸增加、冷却功率增加等。
然而，在上述现有技术中，由于在保护故障时发生的瞬时过冲电压大，所以不可避免地使电源电压降低到接近于经很大努力才得到提高的器件耐电压的一半的水平。由于这个原因，为了阻止使转换设备尺寸较大，所以仅能获得相对小的转换功率。
此外，当设置一个缓冲电路来抑制过冲电压时，总是伴随有线电感(81,82,83,84)的产生。其中存储的能量最终由作为主开关装置的GTO(41,42,43,44)、续流二极管(51,52,53,54)和缓冲二极管(71,72,73,74)来消耗。此外，当时流过的电流在缓冲布线电感(81,82,83,84)与缓冲二极管(71,72,73,74)或缓冲电容器(91,92,93,94)的寄生电容之间产生共振,这样在GTO(41,42,43,44)和缓冲二极管(71,62,73,74)上施加过电压，引起器件损耗增加，并且使器件击穿。
本发明的一个目的是抑制在功率转换设备中所使用的半导体器件上施加的过电压和振荡电压，从而使功率转换设备提供较高输出，并且以较高可靠性操作。
本发明的功率转换设备包括一组半导体开关，这组半导体开关至少包括一个半导体开关。该组半导体开关与一对具有直流电势的直流接线端连接。这对直流接线端例如对应于一个直流电源与该功率转换设备的主电路的连接点。此外，在按照本发明的功率转换设备的半导体开关两端之间或直流接线端之间，并联连接一个箝位电路。利用该箝位电路，使施加在半导体开关上的电压箝位在一个比直流接线端之间的电压高，而比半导体开关的耐电压低的电压。
按照本发明，即使半导体开关在进行功率转换设备的故障保护时断开比额定操作下大的电流，也使施加在半导体开关上的过冲电压箝位在比该半导体开关的耐电压低的电压值。因此，能降低半导体开关的耐电压，并且因而能降低半导体开关中的损耗。此外，能提高功率转换设备的电源电压。因此，能实现具有一种较高效率和较高功率输出能力的功率转换设备。
按照本发明的功率转换设备除半导体开关外，还包括一个与其并联连接的缓冲电路。该缓冲电路是为抑制施加在半导体开关上的电压的dV/dt而设置的，从而保护半导体开关免受过电压。按照本发明的功率转换设备中的缓冲电路具有一个串联连接的二极管和电容器的电路。此外，该缓冲电路中的二极管或电容器，即缓冲二极管或缓冲电容器，设有一个与其并联连接的二极管，它具有一个带隙比硅宽的半导体衬底。
对于具有带隙比硅宽的半导体衬底的二极管，能使其尺寸比具有硅制成的半导体衬底的二极管小，因此，该二极管在与缓冲电路连接时，不增加布线电感。因此，不使缓冲电路中存储的电磁能量增加，另外，该能量由这个二极管消耗。因此，能抑制缓冲电路中发生的电压和电流振荡。
图1表示作为本发明的一个实施例的单相换流器。
图2是GTO断开时的波形图。
图3表示按照本发明的一个缓冲电路。
图4表示按照本发明的另一个缓冲电路。
图5表示常规单相换流器。
图6是常规单相换流器断开时的电流和电压波形图。
图7是缓冲电路的操作的图解说明。
图8是表示半导体器件的损耗和耐电压之间关系的曲线图。
图9表示作为本发明的另一个实施例的单相换流器。
图10表示作为本发明的另一个实施例的单相换流器。
图11按照本发明的一个斩波电路。
图12按照本发明的另一个斩波电路。
图13按照本发明的另一个斩波电路。
图14(a)、图14(b)和图14(c)表示按照本发明的箝位电路。
图1表示作为本发明的一个实施例的单相换流器。其中和图5所示现有技术中的元件相同的元件用相应的标号表示。参考图1，标号1表示直流电源，标号2主电路的布线电感，标号31至34表示阳极电抗器，标号41至44表示作为主开关的GTO，标号51至54表示续流二极管，标号61至64表示二极管的布线电感，标号71至74表示缓冲二极管，标号81至84表示缓冲电路的布线电感，标号91至94表示缓冲电容器，标号10表示作为负载的电动机，标号111至114表示二极管，标号121至124表示缓冲能量的恢复电路，以及标号131至134表示作为箝位电路的雪崩二极管。
该单相换流器例如通过接通主开关GTO41至44，以经过直流电源1布线电感2阳极电抗器31GTO41负载10GTO44阳极电抗器34的通路，从直流电源1对负载10供电。如果在这个状态下断开GTO，则流过该通路的电流现在流过缓冲二极管71缓冲布线电感81缓冲电容器91的通路，并且考虑到缓冲电容器91上的充电电压变成高于直流电源1的电压，所以使直流电源1停止供电。同时，由于负载10中存储的能量，所以流过负载10的电流继续流过GTO44阳极电抗器34阳极电抗器32续流二极管52的通路。在断开操作期间，存储在阳极电抗器31中的能量由恢复电路121通过二极管71和111来恢复，并且存储在主电路的布线电感2中的能量被存储到缓冲电容器91中。因此，在GTO41上施加比直流电源1的电压高的过冲电压。
图2是表示GTO41断开时阳极电流和阳极电压的波形的示意图。当GTO41断开时，因为当时存储在主电路的布线电感2中的能量转移到缓冲电容器91，所以阳极电压一次过冲到比电源电压高的水平。当能量转移结束时，这个过冲电压就作为反向电压施加在缓冲二极管71上。因此，GTO41的阳极电压返回到电源电压的水平。
当GTO41再接通时，在通常情况下，存储在缓冲电容器91中的能量通过二极管111恢复电路121阳极电抗器31GTO41的通路，由恢复电路121来恢复。然而，在过度充电情况下，通过二极管111恢复电路121主电路布线电感2直流电源1阳极电抗器32续流二极管52的通路，由恢复电路121和直流电源1来恢复能量。
这样设置本实施例中作为箝位电路的雪崩二极管(131至134)的击穿电压，以便只要电压低于换流器在额定输出操作下时所产生的最高过冲电压附近的水平，就不会使电压箝位，并且因此在进行额定输出操作时，操作波形实际上不呈现变化。按常规，在短时过负载操作或负载10短路情况下，当切断比换流器进行额定输出操作时所流过的电流大的电流时，则如图2虚线所示，产生极端过冲电压。然而，在本实施例中，使当时流过缓冲二极管71缓冲布线电感81缓冲电容器91的电流适应为流过雪崩二极管131，从而使GTO41上施加的电压箝位在雪崩二极管131的击穿电压。因此，仅要求GTO41的额定耐电压稍高于该电压，并且因此能大大降低GTO41的额定耐电压。因此，能避免伴随器件的耐电压增加所引起的损耗增加、组件尺寸增加和冷却容量增加。相反地说，当使用具有相同耐电压的GTO(41至44)时，变得有可能提高直流电源1的电压，并且大大增加换流器输出。
虽然考虑到故障情况下器件的保护，使常规换流器设备中GTO的耐电压设置为近似于电源电压的两倍大，但是执行额定输出操作时所产生的最大过冲电压约小于GTO的耐电压的2/3。按照本实施例，由于这样设置雪崩二极管(131至134)的击穿电压，以便在额定输出操作期间不会发生箝位操作，所以能使GTO的耐电压降低到近似于电源电压的4/3倍(1.33倍)这样高的水平。然而，过冲电压的箝位电压，即雪崩二极管(131至134)的击穿电压不应该大于GTO的耐电压。因此，使GTO的耐电压设置为大于雪崩二极管(131至134)的击穿电压。按照本发明人所进行的检验，优选地GTO的耐电压应该约为电源电压的1.5倍高。此外，在额定输出操作期间，本实施例中的雪崩二极管少有操作，并且几乎不产生损耗。
此外，在本实施例中，如果使雪崩二极管(131至134)的击穿电压设置在额定操作期间最大过冲电压的约90％与电源电压的两倍之间的水平，则能使GTO的耐电压设置得低于以前(即低于电源电压的两倍或左右)，同时在雪崩二极管中不产生过多损耗。此外，当在雪崩二极管的损耗方面没有问题时，可以使雪崩二极管的击穿电压设置在电源电压与额定输出操作期间的最大过冲电压之间。
本实施例中的雪崩二极管用比硅具有较宽带隙特性的半导体材料作衬底。例如，与在用硅的情况下约150oC的温度特性对比，使用碳化硅的雪崩二极管具有700oC的优良温度特性。因此，假定操作中用于功率转换设备的冷却片的最大温度为80oC，则在用硅的情况下操作温度的范围为70oC。另一方面，在用碳化硅的情况下操作温度的范围扩展到630oC，是用硅情况下温度范围的9倍宽。因此，能使雪崩二极管(131至134)的芯片面积小于续流二极管(151至154)的芯片面积的约1/10。沿雪崩二极管(131至134)的芯片表面方向包括包装的最大外尺寸变得约小于续流二极管(51至54)的最大外尺寸的1/2。
由于如上所述能使雪崩二极管较小，所以能与其结合地附着主开关GTO(41至44)或续流二极管(51至55)的冷却片。因此，能使换流器设备较小。此外，能使伴随续流二极管(51至54)布置的布线电感最小，因此能降低由流过布线电感的电流所引起的过冲电压。
关于雪崩二极管(131至134)的布置，应该优选地邻近续流二极管(51至54)来安排。这是因为就雪崩二极管(131至134)的器件损耗来说，与其邻近GTO(41至44)的布置对比，这样的布置是有利的。也就是，参考图1，当电流流过续流二极管(51至54)时，由此在布线电感(61至64)中产生的过冲电压使一个高电压施加在GTO(41至44)的阳极和阴极之间。因此，如果雪崩二极管(131至134)安排在GTO旁边，则雪崩二极管将承受流过续流二极管(51至54)的电流的一部分，因此其器件损耗将增加。结果，变得有必要使雪崩二极管(131至134)较大，并且因此有必要提供冷却装置，这样导致设备尺寸和制造费用增加。这样的问题在本实施例中不出现。
参考图1，由于阳极电抗器(31至34)与续流二极管(51至54)和布线电感(61至64)的接点连接，所以当电流流过续流二极管(51至54)时，抑制了在布线电感(61至64)中产生的过冲电压。因此，无论雪崩二极管(131至134)是连接在GTO(41至44)旁边，还是连接在续流二极管(51至54)旁边，实际上都不出现问题。
图9是一种按照本发明的另一个实施例的功率转换设备。图9与图1的不同点是仅在直流电源1通过主电路布线电感2与功率转换设备相连接的点之间连接一个雪崩二极管135。并且，利用本实施例的布置，能使布线电感2中存储的能量所产生的过冲电压降到雪崩二极管135的击穿电压的水平，因此，能获得如先前实施例所获得的相同效果。
图10表示一种作为图9实施例的变化的功率转换设备。当使用具有较大容量的功率转换设备时，有时实行从直流电源1到转换设备有多个主电路布线。在这样情况下，在直流电源1通过布线电感(21,22)与功率转换设备连接的各对点之间连接雪崩二极管(135,136)，则能获得如图9实施例所获得的相同效果。
图11表示一个按照本发明的斩波电路。参考该图，标号4表示GTO，标号5表示续流二极管，标号7表示缓冲二极管，标号9表示缓冲电容器，标号125表示缓冲电阻器，以及标号131表示雪崩二极管。在这样的斩波电路中，通过接通GTO4，从直流电源1通过布线电感2对负载10提供直流功率。如果其时断开GTO4，则使缓冲电容器9充电，并且当充电电压超过直流电源1的电压时，停止对负载10供电。GTO4的这样一系列开关操作和上述换流器中相同。因此，在这样的电路中，通过和GTO 4并联反向连接雪崩二极管131，同样能获得如上述实施例所获得的相同效果。
图12表示一个按照图11实施例的变化的斩波电路。它与图11电路的不同是作为箝位电路的雪崩二极管135连接的点不同。在该实施例中，同样能获得如上述实施例所获得的相同效果。
图13表示一个按照本发明的三级换流器的实施例。参考该图，标号45至48表示IGBT，标号125至128表示缓冲电阻器，标号115至116表示箝位二极管。在这样的三级换流器中，通过把雪崩二极管135和136与它们各自的直流电源11和12并联连接，能获得如上述实施例所获得的相同效果。
按照本发明的箝位电路的各种变化示于图14。
图14(a)表示由一个雪崩二极管137和一个电容器16所构成的箝位电路的一例。它与上述雪崩二极管(135,136)的不同在于，能使雪崩二极管137的击穿电压较低。也就是，即使雪崩二极管137的击穿电压比功率转换设备的额定操作期间所产生的最大过冲电压低，也使它们之间的差充电到电容器16上。虽然当功率转换设备在额定操作下时，其时不对电容器充电，但是对进行过负载操作或过电流保护时所产生的过电压，执行如上述相同的箝位功能。因此，按照本箝位电路，能降低雪崩二极管137中的损耗。
图14(a)虚线所示的是用于电容器16的放电电路18。当进行过负载操作或过电流保护时，或当停止功率转换设备时，在电容器16过度充电时，该放电电路18释放电容器16上的电荷。把放电电路18的放电时间常数设置为功率转换设备的操作频率的10倍之大或以上。当功率转换设备在额定操作时，具有这样大时间常数的箝位电路不操作，并且因此不产生损耗。因此，不仅能使箝位电路较小，而且能使功率转换设备的转换效率免于降低。
图14(b)是由一个二极管17和一个电容器16所构成的箝位电路的一例。通过使用这样的箝位电路，能获得如使用雪崩二极管(135,136)所获得的相同结果。也就是，电容器16开始时充电到电源电压，但是当功率转换设备开始操作时，它充电到额定操作下所产生的最大过冲电压。其后，只要功率转换设备在额定操作，它就不充电，并且仅当进行过负载操作或过电流保护而产生过电压时，执行箝位动作。因此，通过使其仅当进行过负载操作或过电流保护时操作，则能由电解电容器来提供电容器16，因此能实现较小的箝位电路。顺便说，如图14(a)的箝位电路相同，虚线所示的用于电容器16的放电电路18使电容器16可以释放其上的电荷，并且因此选择一个比操作频率大的时间常数。
图14(c)表示用一个雪崩二极管138来更换图14(b)中二极管17所提供的一例。过负载操作一般在短时间内停止，但是根据时间长度，电容器16上的电压变高，因此变得有必要增加电容器16的容量，以抑制电压。当使用雪崩二极管138时，则当电源电压与电容器16上的充电电压之间的差超过一个预定电压时，通过雪崩二极管138产生放电。也就是，吸收了在进行过负载操作或过电流保护时所出现的过电压，从而能加速电容器16上存储电荷的释放。因此，不需要增加电容器16的容量，并且能实现小箝位电路。
图3和图4表示本发明的其他实施例。在图3实施例中，设有缓冲二极管(71至74)及与其并联连接的雪崩二极管(141至144)。雪崩二极管的击穿电压比缓冲二极管的耐电压低。在图4实施例中，设有二极管(151至154)及与其并联连接的缓冲电容器(91至94)。应用这样的布置，能抑制缓冲电路中产生的电流和电压振荡。参考图7将对振荡现象作叙述。
参考图7,A至G指示电流的方向。当GTO42断开时，从负载10流过通路A的电流转接到通路B，并且它对缓冲电容器92充电。当缓冲电容器92充电到一个比直流电源1的电压高的电压时，通过通路C释放缓冲电容器91上的电荷。当缓冲电容器91的放电结束时，电流转移到通路D，最终转移到通路E。
通过这样的电路操作，发生两个共振。第一共振是在流过通路B的电流结束之后而在通路F和G中发生的共振。当流过通路B的电流结束时，与直到那时流过缓冲二极管72相对的恢复电流开始流过它，并且这个恢复电流使能量存储在缓冲布线电感82中。这个能量仅能在缓冲二极管72中消耗，并且因此它有作为过电压施加在缓冲二极管72上并使其击穿的危险。即使缓冲二极管72不击穿，也由缓冲二极管72的寄生电容和缓冲布线电感82来产生共振。振荡频率为几MHz高，并且引起大电压差。这样的电压差成为功率控制设备的控制部分的噪声源，引起设备的不正常动作。
通过与图3的缓冲二极管(71至74)并联连接其击穿电压比缓冲二极管的耐电压低的雪崩二极管(141至144)，能抑制这样的振荡电压。也就是，当由缓冲布线电感82中存储的能量所产生，并且施加在缓冲二极管72上的电压超过雪崩二极管(141至144)的击穿电压时，从而使施加电压得到箝位。由于其中同时消耗能量，所以使共振得到抑制。
当使用由硅制成的雪崩二极管时，器件变得较大，并且变得必然使其安装所带来的布线电容变大。因此，有时大大消弱抑制振荡电压的效果。图3实施例中的雪崩二极管(141至144)是通过使用比硅具有较宽带隙的半导体材料作衬底而制造的。因此，使得有可能把芯片面积降到约为缓冲二极管(71至74)的芯片面积的1/10之下，并且把它安排在缓冲二极管(71至74)邻近。
第二共振是在流过通路C的电流结束之后而在通路H和I中发生的共振。当通过释放缓冲电容器91上的电荷而使流过通路C的电流结束时，此刻电流流过缓冲布线电感81。因此，为了消耗能量，电流继续流过通路C，从而对缓冲电容器91充电，以便获得与其直到那时的极性相反的极性。也就是，缓冲电容器91充有与布线电感81中存储的能量相对应的电荷。于是，能量通过通路I返回到布线电感81。因此，振荡电流循环地流过通路I和H。振荡开始时的电流实际上如负载电流那样大，并且这样引起GTO41、续流二极管51和缓冲二极管71中损耗增加。
如图4所示，当与缓冲电容器91并联连接一个二极管151时，则使这样的振荡电流得到抑制。在图4中，先前存储在缓冲布线电感81中的能量由恢复电路121通过二极管151并通过通路C来恢复。从而，当抑制振荡电流时，能防止GTO41、续流二极管51和缓冲二极管71中振荡电流增加。
并且，这里，安装与缓冲电容器(91至94)并联连接的二极管(151至154)具有很大重要性，因为如果二极管151的布线电感变大，其抑制振荡电流的效果就大大消弱。有利地使器件的尺寸较小，并且减小布线电感而使其冷却较容易。因此，在这种情况下，同样优选地用比硅具有较宽带隙特性的半导体材料制成其衬底的二极管。
已经主要就其应用于作为功率转换设备的换流器的例子叙述了本发明。很明显当它应用于抑制伴随转换器中开关操作所产生的过冲电压时，本发明同样产生相同的效果。
如上详细所述，按照本发明，能抑制功率转换设备中所使用的半导体器件上施加的过电压或振荡电压。因此，变得有可能提供高输出和高可靠的功率转换设备。此外，由于使半导体器件中的损耗降低，所以能改善功率转换设备的转换效率。

Claims (22)

1．一种功率转换设备，包括：
一组半导体开关，至少包括一个半导体开关；以及
一对直流接线端，与所述半导体开关组电连接，
其中与所述半导体开关并联连接一个箝位电路，并且使所述半导体开关上施加的电压箝位在一个比所述直流接线端之间的电压高，而比所述半导体开关的耐电压低的电压值。
2．一种按照权利要求1的功率转换设备，其中当所述功率转换设备在额定输出操作时，不箝位施加在所述半导体开关上的电压。
3．一种按照权利要求2的功率转换设备，其中所述半导体开关的耐电压在所述直流接线端之间的电压的1.5倍之上及2倍之下。
4．一种按照权利要求1的功率转换设备，其中所述箝位电路是一个至少包括一个二极管的电路。
5．一种按照权利要求4的功率转换设备，其中所述二极管是雪崩二极管。
6．一种按照权利要求5的功率转换设备，其中所述雪崩二极管具有一个比硅具有较宽带隙的半导体衬底。
7．一种按照权利要求6的功率转换设备，其中所述半导体衬底由碳化硅制成。
8．一种按照权利要求6的功率转换设备，其中所述半导体开关还与一个续流二极管连接，并且所述雪崩二极管的晶片面积小于所述续流二极管的晶片面积的1/10。
9．一种按照权利要求6的功率转换设备，其中所述半导体开关还与一个续流二极管连接，并且所述雪崩二极管的外尺寸小于所述续流二极管的外尺寸的1/2。
10．一种功率转换设备，包括：
一组半导体开关，至少包括一个半导体开关；以及
一对直流接线端，与所述半导体开关组电连接，
其中在所述直流接线端之间连接一个箝位电路，并且使所述半导体开关上施加的电压箝位在一个比所述直流接线端之间的电压高，而比所述半导体开关的耐电压低的电压值。
11．一种按照权利要求10的功率转换设备，其中当所述功率转换设备在额定输出操作时，不箝位施加在所述半导体开关上的电压。
12．一种按照权利要求11的功率转换设备，其中所述半导体开关的耐电压在所述直流接线端之间的电压的1.5倍之上及2倍之下。
13．一种按照权利要求10的功率转换设备，其中所述箝位电路是一个至少包括一个二极管的电路。
14．一种按照权利要求13的功率转换设备，其中所述二极管是雪崩二极管。
15．一种按照权利要求14的功率转换设备，其中所述雪崩二极管具有一个比硅具有较宽带隙的半导体衬底。
16．一种按照权利要求15的功率转换设备，其中所述半导体衬底由碳化硅制成。
17．一种功率转换设备，包括：
一个半导体开关；以及
一个缓冲电路，由一个二极管和一个电容器形成，该二极管和电容器串联连接，以与所述半导体开关并联连接，
其中与所述缓冲电路的所述二极管并联连接一个二极管，该二极管具有一个比所述缓冲电路的所述二极管的耐电压低的击穿电压，并且具有一个其带隙比硅宽的半导体衬底。
18．一种按照权利要求17的功率转换设备，其中所述具有一个其带隙比硅宽的半导体衬底的二极管的晶片面积比所述缓冲电路的所述二极管的晶片面积的110小。
19．一种按照权利要求17的功率转换设备，其中所述具有一个其带隙比硅宽的半导体衬底的二极管的外尺寸比所述缓冲电路的所述二极管的外尺寸的12小。
20．一种按照权利要求17的功率转换设备，其中所述半导体衬底由碳化硅制成。
21．一种功率转换设备，包括：
一个半导体开关；以及
一个缓冲电路，由一个二极管和一个电容器形成，该二极管和电容器串联连接，以与所述半导体开关并联连接，
其中与所述电容器并联连接一个二极管，该二极管具有一个其带隙比硅宽的半导体衬底。
22．一种按照权利要求21的功率转换设备，其中所述半导体衬底由碳化硅制成。
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