[发明专利]一种SiC MOSFET仿真建模方法及系统

说明书

本发明公开了一种SiC MOSFET仿真建模方法及系统，方法包括：采用等效电路建模方法构建SiC MOSFET器件的动静态模型原理图；根据测试数据中的转移特性和输出特性，对压控电流源参数进行拟合提取；根据测试数据中电容‑漏源电压特性，对电容参数进行拟合提取；根据测试数据中体二极管特性，对体二极管参数进行拟合提取；对进行参数拟合提取后的动静态模型进行仿真测试，并根据仿真测试结果，判断当前模型拟合度是否符合要求，若不符合要求，则返回“根据器件测试数据中的转移特性和输出特性，对压控电流源参数进行拟合提取”的步骤，直至仿真测试结果符合要求为止，从而针对SiC MOSFET特性构建较为准确的仿真模型，来描述器件物理特性，指导高压SiC MOSFET在工程中的应用。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种SiC MOSFET仿真建模方法及系统。

背景技术

SiC MOSFET可以大幅提升变流器的效率和功率密度，在高频、高温、高压等领域有较好的应用前景，但SiC的可靠应用面临着高频开关瞬态电压、电流过充和振铃以及短路保护等难题。

通过SiC MOSFET结构特性建立SiC MOSFET模型是工程应用中系统分析和效率评估的重要基础，能够真实反映SiC MOSFET物理过程和特性的仿真模型能够减少分析和设计的难度。因此，在Si MOSFET器件的基础上，需要针对高压SiC MOSFET器件的特性优势构建较为准确的模型。在器件可靠性方面，SiC MOSFET目前存在两个技术难点：低反型层沟道迁移率和高温、高电场下栅氧可靠性。器件的温度可靠性的直接表现就是功率器件在高温下电气特性参数的漂移，包括静态参数和动态参数。虽然有些器件公司提供了相应的Spice模型，但精确度不足，无法真实反映物理过程和特性。因此，需要构建包含温度特性的高压SiCMOSFET仿真模型。

目前，建立SiC MOSFET的仿真模型主要有两种方式，一种是直接通过Pspice仿真软件自带MOSFET模型工具来描述SiC MOSFET特性，这种方法的内建函数主要是针对SiMOSFET模型，构建的模型不能完全拟合SiC MOSFET特性，模型误差较大。另一种方法是通过压控电流源模型来拟合SiC MOSFET特性，这种方式通过等效电路构建SiC MOSFET仿真模型，通过数学函数描述压控电流源特性。压控电流源模型摆脱了功率半导体器件的物理层面，采用数学拟合方式获取模型参数，模型参数没有直接的物理意义，模型较为简单，仿真时间少，收敛性好。

高压SiC MOSFET由于功率等级更高，损耗也更高，器件的温度也较高，其静态和动态电气特性参数会发生漂移，因此，需要针对高压SiC MOSFET的特性来构建较为准确的仿真模型，来描述器件物理特性，指导高压SiC MOSFET在工程中的应用。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的对高压SiC MOSFET构建的模型不准确的缺陷，从而提供一种SiC MOSFET仿真建模方法及系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种SiC MOSFET仿真建模方法，包括：采用等效电路建模方法，构建SiC MOSFET器件的动静态模型原理图；根据器件测试数据中的转移特性和输出特性，对动静态模型中压控电流源参数进行拟合提取；根据器件测试数据中的电容-漏源电压特性，对动静态模型中电容参数进行拟合提取；根据器件测试数据中的体二极管特性，对动静态模型中体二极管参数进行拟合提取；对进行参数拟合提取后的动静态模型进行仿真测试，并根据仿真测试结果，判断当前模型拟合度是否符合要求，若不符合要求，则返回“根据器件测试数据中的转移特性和输出特性，对动静态模型中压控电流源参数进行拟合提取”的步骤，直至仿真测试结果符合要求为止。

在一实施例中，仿真模型建立的转移特性模型为：

I_{DS_transfer}＝k·[1+tanh(a·V_GS+m)]ⁿ