碳化硅器件建模与杂散参数影响机理

TM133; 为了更准确地评估碳化硅宽禁带半导体功率器件的性能和系统特性,需要搭建不同封装下器件的快速行为仿真模型,包括静态特性模型与动态响应模型.首先基于MOSFET器件EKV模型,舍去了原模型的漂移区电阻并赋予参数温度自由度后,实现一种仅需要器件数据手册的快速建模方法.对比原静态模型,改进模型收敛速度更快;器件转移特性和输出特性拟合精确度有明显提高;不同结温的静态特性可独立建模.其次,基于静态模型参数,校正了寄生电容和跨导,加入模块封装和层叠母排的杂散电感和分布电容参数,分阶段建立了开关过程中驱动回路和主回路微分方程,给出了器件杂散参数提取过程以及漏极电流、端电压的动态响应求解方法.最后搭...

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Published in电机与控制学报 Vol. 24; no. 1; pp. 27 - 37
Main Authors 周志达, 葛琼璇, 赵鲁, 杨博
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室中国科学院电工研究所,北京100190%中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室中国科学院电工研究所,北京,100190 2020
中国科学院大学,北京100049
Subjects
杂散电感
非线性寄生电容
电压电流尖峰与振铃
分阶段开关状态方程
宽禁带半导体器件
动静态特性建模
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ISSN1007-449X
DOI10.15938/j.emc.2020.01.004

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Summary:TM133; 为了更准确地评估碳化硅宽禁带半导体功率器件的性能和系统特性,需要搭建不同封装下器件的快速行为仿真模型,包括静态特性模型与动态响应模型.首先基于MOSFET器件EKV模型,舍去了原模型的漂移区电阻并赋予参数温度自由度后,实现一种仅需要器件数据手册的快速建模方法.对比原静态模型,改进模型收敛速度更快;器件转移特性和输出特性拟合精确度有明显提高;不同结温的静态特性可独立建模.其次,基于静态模型参数,校正了寄生电容和跨导,加入模块封装和层叠母排的杂散电感和分布电容参数,分阶段建立了开关过程中驱动回路和主回路微分方程,给出了器件杂散参数提取过程以及漏极电流、端电压的动态响应求解方法.最后搭建碳化硅功率模块双脉冲实验电路,结果显示模型可真实重现开关过程中的电压电流尖峰与振铃细节.
ISSN:1007-449X
DOI:10.15938/j.emc.2020.01.004