利用腾讯ima收藏公众号推文构建个人知识库，拒绝AI幻觉

专业领域，使用AI的局限在哪里？

 

2023年ChatGPT横空出世之际，赵工曾就SiC MOSFET的短路问题和ChatGPT掰头过，围观人达6000多，当时ChatGPT表现不尽如人意，详见一步步纠正关于SiC MOSFET短路认知误区。

 

相信很多同学都遇到过这样的困扰，在越专业的细分领域，AI幻觉越严重，甚至格式标准、出处明确的学术论文竟然都有可能是编造的。赵工就曾深受其害。

 

 

 

 

  构建个人专业知识库

 

工程师都有收藏公众号的好文章的习惯，以便需要时查阅，当收藏量大的时候，尤其不少文章并没有仔细读过印象不深刻，大家一定会想用能AI就好了。这就是非常好用的腾讯ima。

 

利用自己的知识库，不论你知识库大小，只要问题在知识库范围，就能得到几乎完美的结果。不会发生AI胡乱引用资料甚至编造文献、数据。

 

使用自己可信赖的文献资料构建专属知识库是工程师非常好选择。那如何使用公众号资料建立个人知识库？前几周我们以电力电子工程师的视角写了一篇《用腾讯ima和Deepseek建立个人微信知识库》被大量转发，阅读人数高达1.4万，很受欢迎。赵工就按照指导，将英飞凌工业半导体发表过的几百篇文章导入了自己的个人知识库。

 

 

 

 

   基于全网与基于知识库问答对比测试

 

对于同一个问题，ima在回答界面有两个选择按钮，基于全网和基于知识库。下面我们来测试一下，对于同一个问题，ima基于全网的答案，和基于个人知识库的答案，究竟有何不同？

Round 1

 

1

 

如何理解 SiC MOSFET的短路特性？

 基于全网的回答

 

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SiC MOSFET（碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管）的短路特性是评估其在电力电子系统中性能的重要指标之一。以下是对SiC MOSFET短路特性的详细理解：

 

短路特性概述：

1.定义：

短路特性指的是SiC MOSFET在发生短路时，其电流和电压随时间的变化关系。

2.测试条件：

通常是在特定的栅极电压（如Vgs=15V）下，将漏极与源极之间直接短接。

测量短路电流（Ids）上升到某个预定值所需的时间以及在此过程中的电压波形。

 

关键参数：

1.短路耐受时间（Trr）：

定义为器件能够承受短路状态而不发生损坏的最大时间。

SiC MOSFET相比Si基MOSFET具有更长的短路耐受时间，这归功于其优异的热性能和材料特性。

2.短路电流峰值（Irrm）：

短路瞬间流过的最大电流值。

受器件额定电流、散热条件和热设计等因素影响。

3.短路电压（Vds）：

短路发生时的漏源电压。

在短路初期，Vds会迅速下降，然后逐渐趋于稳定。

4.恢复特性：

短路解除后，器件恢复到正常工作状态的能力。

SiC MOSFET通常具有较好的恢复特性，能快速回到稳定的工作区域。

 

影响因素：

1.器件结构：

不同的沟槽设计和掺杂浓度会影响短路行为。

2.制造工艺：

质量的工艺可以减少缺陷，提高短路耐受性。

3.散热条件：

良好的散热系统有助于分散短路产生的热量，延长器件寿命。

4.工作环境温度：

较高的环境温度可能会降低短路耐受时间和性能。

 

应用考虑：

在电力变换器和电机驱动器等应用中，必须充分考虑SiC MOSFET的短路特性。

设计时需预留足够的安全裕量，并采取适当的保护措施，如快速熔断器或过流保护电路。

 

优势与应用前景：

SiC MOSFET的高温性能、高开关频率和低导通损耗使其在新能源汽车、可再生能源系统和工业自动化等领域具有广阔的应用前景。

其出色的短路特性进一步增强了系统的可靠性和稳定性。

 

注意事项：

尽管SiC MOSFET具有较好的短路特性，但仍需严格按照制造商提供的规格书进行设计和使用。

定期检查和维护设备，确保其在最佳状态下运行。

 

总之，深入了解SiC MOSFET的短路特性对于优化电力电子系统的设计和提高运行效率具有重要意义。如有需要，建议咨询相关领域的专家或查阅专业文献资料。

 

 

 点评：

● 测试条件中，该回答提到将MOSFET的漏极与源极直接短接，这种方法是错误的，没有电源无法测出电流。正确的方法应该是将MOSFET与电源短接，没有负载。

● 在关键参数部分， trr 与 Irrm是标志续流二极管反向恢复特性的参数，与SiC MOSFET短路特性无关。正确关键参数应该包括短路电流Isc, 短路时间tsc, 以及源漏电压Vds等

● 在短路电压部分，该回答提到短路时Vds会迅速下降，这也是不正确的。SiC MOSFET在正常导通情况下，Vds很低，而一旦短路工况发生，Vds会迅速上升到母线电压

● 影响因素之后的部分，该回答提到了SiC MOSFET具有出色的短路特性，这也是不准确的，SiC MOSFET短路能力是远小于IGBT的。

总体评价：该回答论述要点非常全面，但是内容出现了多次严重错误，会给读者造成误导。

 

 基于知识库

(知识库来源：英飞凌工业半导体)

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SiC MOSFET的短路特性是其在电力电子应用中非常重要的一个方面。短路特性指的是器件在短路条件下能够承受的电流和持续时间。以下是理解SiC MOSFET短路特性的几个关键点：

 

1. 短路时间

 

SiC MOSFET的短路时间通常比传统的IGBT短，这是由于SiC MOSFET具有更高的电流密度和更小的芯片面积。短路时间通常以微秒（μs）为单位，SiC MOSFET的短路时间通常在2到3微秒之间，而IGBT的短路时间通常在5到10微秒之间。

 

2. 短路电流

 

SiC MOSFET在短路时能够承受的电流通常比额定电流高得多。SiC MOSFET的短路电流可以达到额定电流的10倍，而IGBT的短路电流通常为额定电流的4到6倍。这是因为SiC MOSFET具有更高的电流密度和更小的芯片面积，导致短路时热量更集中。

 

3. 热管理

 

由于SiC MOSFET的短路时间较短，其热管理更为关键。在短路期间，SiC MOSFET会产生大量的热量，因此需要快速的保护机制来防止器件损坏。通常，SiC MOSFET的驱动电路需要具备快速响应的短路保护功能。

 

4. 保护机制

 

SiC MOSFET的驱动电路需要具备快速响应的短路保护功能。这通常通过退饱和检测来实现，即通过监测器件的电压变化来检测短路事件，并迅速切断电源以保护器件。驱动电路的设计需要能够快速响应并切断电源，以防止器件在短路期间受损。

 

5. 应用考虑

 

在设计应用时，需要考虑SiC MOSFET的短路特性。例如，在选择SiC MOSFET时，需要确保其短路能力能够满足应用的需求。此外，驱动电路的设计也需要考虑到短路保护的时间精度和响应速度。

 

6. 设计挑战

 

SiC MOSFET的短路特性也给设计带来了挑战。由于短路时间短，设计者需要在器件选择和驱动电路设计上做出权衡，以确保在短路事件中能够快速响应并保护器件。

 

综上所述，理解SiC MOSFET的短路特性需要考虑其短路时间、短路电流、热管理、保护机制以及应用中的设计挑战。通过合理的设计和选择，可以充分发挥SiC MOSFET在电力电子应用中的优势。

 

 点评：

基于收藏的知识库的文章，简明扼要地评价 了SiC MOSFET的短路能力不如IGBT的事实，而且给出了原因，内容准确，而且对短路的保护应用与设计挑战也做出了介绍，由于篇幅有限，这些方面都没有详细展开论述，但会分别给出参考文章，供你深入研究。

 

Round 2

 

1

 

SiC MOSFET短路后电流会持续上升吗？

 基于全网的回答

 

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SiC MOSFET（碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管）在短路情况下，电流并不会持续无限制地上升，而是受到多种因素的制约。以下是一些关键点：

 

短路电流特性

 

1.有限的短路耐受电流：

SiC MOSFET具有较高的短路耐受能力。

制造商通常会规定一个最大短路电流值，超过这个值可能会导致器件损坏。

2.内置保护机制：

许多SiC MOSFET都集成了快速响应的保护电路。

当检测到异常电流（如短路）时，这些保护机制会触发，例如通过关断栅极来限制进一步的电流增长。

3.热效应限制：

即使在没有立即的内部保护动作的情况下，急剧增加的电流也会引起强烈的发热。

热阻和散热条件决定了器件能在多长时间内承受这样的高温而不失效。

4.外部电路的影响：

上游电源的阻抗和下游负载的特性也会影响短路电流的实际波形和发展趋势。

如果存在合适的限流电阻或其他被动元件，它们可以帮助减小短路时的峰值电流。

5.具体行为描述：

初始阶段，短路发生后电流会迅速攀升。

达到一个峰值后，由于上述因素的作用，电流上升速度会放缓甚至开始下降。

如果及时切断了电源或者保护电路生效，则电流最终会降至零。

若持续时间过长且超出了器件的承受极限，则可能导致永久性损伤或完全破坏。

6.应对措施和建议：

在设计和使用含有SiC MOSFET的系统时，务必充分考虑短路保护策略。

合理布局散热器和选用高效散热方案以提高运行可靠性。

定期检查和维护相关设备以确保其始终处于良好状态。

 

总之，虽然SiC MOSFET短路时的电流会有显著上升，但它并不会一直无节制地增长下去。通过合理的设计和保护措施可以有效防范此类风险并保障系统的稳定运行。

 

 

点评：

首先，该回答提到SiC MOSFET具有较高的短路耐受能力就是不准确的，SiC MOSFET短路耐受能力一般，只有少数厂家能够保证5us以下的短路时间，大部分厂家甚至都不保证短路耐量。而且大多数SiC MOSFET都没有集成保护电路，保护电路都是做在驱动板或驱动芯片里的。虽然回答了SiC MOSFET短路电流并不会无限制上升，但并没有给出真实可靠的原因，只是提到如果存在合适的限流电阻或其他被动元件，它们可以帮助减小短路时的峰值电流，但这并不和SiC MOSFET本身特性相关。

 

 基于知识库

(知识库来源：英飞凌工业半导体)

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在SiC MOSFET发生短路时，电流的变化过程可以分为几个阶段：

 

1.初始上升阶段：在短路刚发生时，由于SiC MOSFET的短路电流密度较高，漏极电流会迅速上升并达到一个峰值。这是因为在短路瞬间，器件中的载流子迁移率较高，导致电流迅速增加。

 

2.峰值后下降阶段：在电流达到峰值后，由于器件结温的上升，载流子迁移率下降，同时叠加JFET效应，导致短路电流开始下降。漏极电流会从峰值逐渐下降，直到器件被关断或短路条件被解除。

 

3.关断阶段：在短路保护机制的作用下，SiC MOSFET会在一定时间内被关断，以防止器件因过热而损坏。关断后，漏极电流会迅速降至零。

 

因此，SiC MOSFET在短路后的电流并不会持续上升，而是在达到峰值后会逐渐下降，最终在保护机制作用下被关断。短路电流的峰值和下降过程与器件的热特性、保护机制以及外部电路的设计密切相关。

 

 

 点评：

短短333个字，简单明了，从器件的角度阐述了SiC MOSFET短路期间电流变化的原因，准确可靠。

 

Round 3

 

1

 

如何对SiC MOSFET进行短路保护？

 基于全网的回答

 

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对SiC MOSFET进行短路保护可以从以下几个方面入手：

 

一、电路设计方面

1.采用合适的驱动电路

● 快速响应驱动器

SiC MOSFET的开关速度非常快，需要使用具有高速响应能力的驱动电路。例如，采用专用的SiC MOSFET驱动芯片，这些芯片能够快速地控制MOSFET的栅极电压，实现快速的导通和关断。

当发生短路时，快速关断MOSFET可以限制短路电流的上升幅度。一般来说，驱动电路的上升沿和下降沿时间应控制在纳秒级。

● 独立的栅极驱动电源

使用独立的、稳定的栅极驱动电源。在短路情况下，确保驱动电源能够提供足够的能量来驱动MOSFET快速关断，同时避免驱动电源自身的故障影响到MOSFET的正常保护。

并且，独立的电源可以防止主电路的故障（如短路引起的电压波动）干扰到栅极驱动信号。

2.添加电流检测与保护电路

● 精确的电流传感器

在电路中安装高精度的电流传感器，如基于霍尔效应的电流传感器或者电流互感器。这些传感器能够实时监测流过SiC MOSFET的电流大小。

对于短路保护来说，需要电流传感器具有较快的响应速度（最好在微秒级），以便及时检测到短路瞬间的大电流变化。

● 过流保护逻辑

基于电流传感器的输出信号，设计过流保护逻辑电路。当检测到的电流超过预先设定的短路阈值时，保护逻辑电路会立即发出指令，使SiC MOSFET的驱动电路将其关断。

这个阈值应该根据SiC MOSFET的额定电流、散热条件以及电路的预期工作情况进行合理设置，既要保证在短路时能够及时动作，又不能过于敏感而导致误触发。

3.优化电路布局与布线

● 减小寄生电感

在PCB布局时，尽量缩短电源线、地线和信号线的长度，采用宽的布线以降低电阻，并合理安排元件的位置以减小寄生电感。

特别是在MOSFET的源极、漏极和栅极引脚附近，要避免出现长的走线。因为寄生电感会在短路瞬间产生较高的感应电压，可能会损坏MOSFET或者影响保护电路的正常工作。

● 合理的接地设计

采用单点接地或者多点接地相结合的方式，确保电路的接地良好且稳定。良好的接地可以降低电路中的地电位差，减少因接地回路引起的干扰，在短路保护动作时也有助于快速泄放电流。

二、器件选型与散热方面

1.选择合适的SiC MOSFET

● 额定参数匹配

根据实际应用场景，选择额定电流、额定电压等参数合适的SiC MOSFET。例如，在高功率、高电压的应用中，要选择能够承受相应工作条件的MOSFET型号。

同时，要考虑MOSFET的短路耐受时间，确保在可能发生的短路情况下，MOSFET能够在规定的时间内承受短路电流而不被损坏。

● 质量与可靠性

选择来自知名厂商、经过严格质量检测的SiC MOSFET产品。这些产品在工艺控制、原材料选择等方面具有更高的标准，能够提高短路保护的可靠性。

2.散热设计

● 有效的散热结构

由于SiC MOSFET在工作时会产生热量，良好的散热设计对于短路保护也非常重要。采用散热性能好的基板材料，如高导热率的金属基板或者陶瓷基板。

设计合适的散热鳍片或者使用散热器，增加散热面积，确保MOSFET在正常工作和短路关断过程中的温度能够得到有效控制。因为在短路瞬间，MOSFET可能会因为大电流通过而产生更多的热量，如果不能及时散热，可能会影响其性能甚至导致永久性损坏

 

点评：

该回答基本都是SiC MOSFET驱动的通用原则，关于电流检测的部分，更适用于过流的检测保护，并不适用于短路保护。SiC MOSFET短路时间通常只有2~3us，霍尔传感器或者电流互感器响应速度达不到这么快，是不可行的，而且不需要高精度电流传感器，却没有提到通常使用退饱和检测来进行SiC 短路保护。

 

 基于知识库

(知识库来源：英飞凌工业半导体)

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在SiC MOSFET的应用中，短路保护是一个重要的设计考量，因为SiC MOSFET的短路时间通常比IGBT短，且短路电流密度较高。以下是实现SiC MOSFET短路保护的一些关键方法和策略：

 

1. 短路保护方法

 

1.1 电流检测

电流探头或分流电阻：通过检测漏极电流来判断是否发生短路。

饱和压降检测：检测漏极电压，当漏极电压上升到母线电压时，认为发生短路。

1.2 电压检测

通过检测漏极电压的变化率来判断短路。短路时，漏极电压会迅速上升。

1.3 门极电荷检测

门极电荷特性：短路时，门极波形不同于正常开关波形，通过检测门极电荷特性来判断短路。

 

2. 保护电路设计

 

2.1 退饱和检测

退饱和检测电路：通过检测驱动芯片的退饱和电压来判断短路。当退饱和电压达到设定阈值时，驱动芯片会关闭输出。

快速响应：退饱和检测电路需要快速响应，以确保在短路发生后迅速切断电源。

2.2 驱动芯片选择

专用驱动芯片：选择具有快速短路保护功能的驱动芯片，如英飞凌的EiceDriver系列。

高共模抑制比（CMTI）：确保驱动芯片具有高CMTI，以应对高频应用中的干扰。

2.3 保护时间调整

调整退饱和电容和电阻：通过调整退饱和电容和电阻的参数来优化短路保护时间。

增加齐纳二极管：使用齐纳二极管来辅助调整保护时间。

 

3. 设计注意事项

 

3.1 短路耐受时间

考虑短路耐受时间：SiC MOSFET的短路耐受时间较短，通常在几微秒以内，设计时需充分考虑。

优化热设计：确保器件在短路时能够快速散热，避免热失控。

3.2 驱动电路设计

低寄生电感：设计低寄生电感的驱动电路，以减少开关过程中的电压尖峰。

合适的死区时间：设置合适的死区时间，以避免误触发。

 

4. 实际应用中的考虑

 

4.1 环境因素

温度和湿度：考虑环境温度和湿度对器件性能的影响，确保在恶劣环境下也能可靠工作。

振动和冲击：确保器件在振动和冲击环境下仍能保持稳定。

4.2 测试验证

实际测试：在实际应用前进行充分的测试，验证短路保护电路的有效性。

持续监控：在应用中持续监控器件状态，及时发现并处理异常情况。

 

通过以上方法，可以有效地对SiC MOSFET进行短路保护，确保其在各种应用中的可靠性和安全性。

 

 

 点评：

基于知识库的回答提到了SiC MOSFET短路的退饱和特性，以及使用退饱和特性来进行短路保护的注意事项，而退饱和检测正是功率器件实现短路保护最常用的方法。但环境因素讲多了。

 

 

  总结

 

对于特定的、非常专业的知识领域，使用可信赖的资料建立属于自己的知识库，能有效地避免AI幻觉，使得回答更加真实有效。点击“基于知识库”，ima首先会给出参考的知识库资料链接。比如我们问的第一个问题，“如何理解SiC MOSFET短路特性”，ima找出了70篇来自英飞凌工业半导体的知识库文章，点击链接就能直接跳转，查看原文非常方便。

 

 

在答案正文中，ima还能在每个要点之后标注引用的参考文章，鼠标点击就能直达链接。

 

 

 

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