SiC功率器件建模技術研究.pdf

1、隨著第三代寬禁帶半導體材料的深入研究和發(fā)展，碳化硅的各項優(yōu)良性能得以發(fā)掘。碳化硅功率器件，主要包括SiC JBS，SiC MOSFET等，相較于傳統(tǒng)硅基器件具有更高的耐壓等級，更高的工作溫度以及更快的開關頻率和更小的功率損耗，廣泛應用于電力電子的各項高端領域。為在電路設計過程中增加效率，減小損耗，對碳化硅功率器件模型的設計與改進也在同步進行。根據模型建立依據，通常分為行為模型，數值模型，半數值模型，物理模型，以及半物理模型，這些模型各有

2、不同的側重點因而也具有不同的優(yōu)勢與劣勢。針對將模型用于電路仿真同時與器件設計相結合的模型建立要求，本文將提出一種貼近于表達器件各項物理意義的緊湊型模型。主要工作內容如下:
　　(1)研究和分析了SiC JBS與MOSFET兩種器件的常見物理模型和等效電路結構，在此基礎上，從功率器件結構特點、性能特性，提高建模精度等方面，對器件的電流電壓模型公式、極間電容模型公式、寄生元件網絡等進行了改進和修正，建立了具有物理意義又適用性較好的緊湊

3、型等效電路模型網絡。
　　(2)對多款不同設計的SiC MOSFET與SiC JBS進行測試及數據分析，完成建模數據積累，結合基本物理公式，完成建模參數的初值及合理范圍的設定。與傳統(tǒng)模型建立不同，本文使用特定晶圓器件進行測試，獲取數據，而不是使用廠家datasheet提供的典型值作為模型建立的數據基礎。相較于后者，具體器件的測試數據更為準確，在模型的仿真結果與測試結果比對時更有意義。
　　(3)具體使用了中科院微電子所設計完

4、成的SiC JBS和4SM03系列600V及1200V SiC MOSFET數據，建立SiC JBS與SiC MOSFET器件模型。采用Veriiog-A語言對模型網絡進行描述，其中的各部分元件等效表達式，盡量符合其物理意義，減少擬合參數，使模型更貼近器件設計。完成了輸出特性曲線、極間電容電壓曲線、雙脈沖開關時間及開通關斷過程的柵極電壓，漏極電壓及漏極電流的測試，以及模型仿真結果比對，結果表明實驗測試與模型仿真擬合情況較好，驗證了模型建