王迪迪 ,宁平凡 ,刘 婕 ,张永刚

(1.天津工业大学 电气工程与自动化学院,天津 300387;2.天津工业大学 电子与信息工程学院,天津 300387;3.大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心,天津 300387)

SiC MOSFET 以其耐高温、工作频率高和功率损耗低等优势,具有广泛的应用前景[1-3]。由于精确的器件模型是电路设计和系统开发的基础,SiC MOSFET 的建模研究逐渐成为科研人员关注的热点。国内外研究学者提出许多模型,其中萨支唐等提出的MOS 晶体管模型[4]和北卡罗来纳州立大学王军等提出的变温参数模型[5]具有普遍的指导意义,随后衍生出变温参数改进模型、开关损耗模型和等效电路模型[6-9]等。然而大多都是在恒温下基于Cadence 软件对器件进行建模研究,对于模型在温度变化方面的研究仍有不足,特别是温度变化对阈值电压和导通电阻的影响研究。

目前许多新型SiC MOSFET 器件并没有可以直接使用的仿真模型,需要自行建模才能对其开展仿真研究[10-11]。PSpice 软件具有功能强大、元件库多和仿真接近真实等优点,成为研究器件模型的主要工具[7]。其自带的Model Editor 可直接建立SiC MOSFET 模型,但该模型存在阈值电压不随温度变化的问题,对变温下器件的开关过程模拟不准确。

为了建立更为精确的模型,本文提出一种基于ABM 器件建立的SiC MOSFET 模型,该模型基于萨支唐方程进行改进[4,12],引入阈值电压和跨导系数的温度调节函数建立沟道电流模型,基于压控电阻原理引入温度和栅源电压建立温压导通电阻模型,利用ABM器件的函数编辑功能,取代压控开关器件建立无开关压控栅漏电容模型[13-16]。……