随着经济的快速发展,能源需求大大增加,人们对电能质量的要求不断提高,而直流供配电线路损耗低、可靠性高,有望成为未来电能传输的重要形式。断路器是输配电线路中接通、断开负载的一个关键器件,其性能优劣直接影响系统的稳定性和可靠性,而传统机械式断路器难以满足直流系统的保护要求,另外,硅基直流固态断路器由于其损耗大,结温低,大大限制了固态断路器的发展与应用。与硅器件相比,新型的碳化硅器件具有通态电阻小、开关速度快、热导率高等优势,为直流固态断路器的发展提供了有利条件,逐渐受到国内外研究人员的关注。硅与碳化硅半导体的材料特性有显著不同,因此不能简单地将碳化硅功率器件理解为高压硅功率器件。为保证碳化硅功率器件可靠工作,充分发挥其特性优势,使碳化硅基直流固态断路器能够获得更优的性能,需要对碳化硅功率器件的电气特性和热特性进行深入分析和研究。本文对比分析了硅与碳化硅MOSFET的动、静态特性和热特性,重点研究了其参数对电气特性的影响,并搭建了通态电阻测试平台及双脉冲测试平台进行实验验证。与硅MOSFET相比,碳化硅MOSFET管芯面积小、电流密度大,其短路能力更弱,短路承受时间更短,这给SiC MOSFET短路保护设计带来极大的挑战。本文对SiC MOSFET的短路特性进行了研究,重点分析了短路故障机理,同时搭建了短路测试样机,对各电路参数对SiC MOSFET短路特性的影响进行了测试,并对测试结果进行了详尽的对比和分析,揭示了短路特性影响的关键因素,为后续短路保护电路设计提供了一定的指导。最后,本文提出了一种同时具有抑制短路电流、降低关断过压功能的“软关断”电路,设计并制作了基于碳化硅MOSFET的270V直流固态断路器原理样机,对各种栅极电压钳位方法进行了实验与对比,突出了该“软关断”电路的优势。同时对直流固态断路器在两种短路故障下动态响应进行了实验测试,证明了样机的有效性与可靠性。