[發(fā)明專利]一種基于仿真的絕緣柵雙極型晶體管的電流特性測定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310025968.5
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103105571A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉斯揚;黃棟;朱榮霞;張春偉;宋慧濱;孫偉鋒;陸生禮;時龍興
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R31/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于仿真的絕緣柵雙極型晶體管的電流特性測定方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟10）從絕緣柵雙極型晶體管的說明書中，獲取絕緣柵雙極型晶體管的測試導通特性和測試輸出特性，所述測試導通特性為絕緣柵雙極型晶體管的柵極接固定電壓，所加的這個固定電壓大于器件的閾值電壓，從低到高掃描集電極電壓得到的一組集電極電壓對應(yīng)集電極電流的關(guān)系曲線，所述測試輸出特性為絕緣柵雙極型晶體管的柵極電壓從低于閾值電壓變化到高于閾值電壓的過程中，在對應(yīng)的每個柵極電壓下，從低到高掃描集電極電壓得到的一組集電極電壓對應(yīng)集電極電流的關(guān)系曲線，

步驟20）將注重集成電路仿真程序PSPICE內(nèi)部集成的絕緣柵雙極型晶體管模型的柵極和集電極分別接直流電源，柵極所接直流電源的輸出電壓及集電極所接直流電源的輸出電壓分別等于測試導通特性中的柵極電壓和集電極電壓，建立注重集成電路仿真程序PSPICE內(nèi)部集成的絕緣柵雙極型晶體管模型的仿真電路，

步驟201）分別從注重集成電路仿真程序PSPICE內(nèi)部集成的絕緣柵雙極型晶體管模型中，獲取絕緣柵雙極型晶體管模型的參數(shù)VTO、參數(shù)KP、參數(shù)RD及參數(shù)RS的初值，

步驟202）利用注重集成電路仿真程序PSPICE仿真得到說明書測試條件下的絕緣柵雙極型晶體管的實際導通特性，

步驟203）如果測試導通特性和仿真的實際導通特性之間的誤差小于門限40%，則進入步驟30），否則，進入步驟204），

步驟204）令VTO值=VTO值+0.01V，KP值=KP值+0.01cm²/vs，RD值=RD值+0.01Ω，RS值=RS值+0.01Ω，其中，V為參數(shù)VTO的單位，cm²/vs為參數(shù)KP的單位，Ω為參數(shù)RD及參數(shù)RS的單位，并返回步驟202），

步驟30）建立實際集電極電壓與修正集電極電壓的對應(yīng)關(guān)系，

步驟301）針對測試導通特性，實際集電極電壓從0V開始，每隔0.5V，查找相對應(yīng)集電極電壓下的測試導通特性中的測試電流值，

步驟302）針對實際導通特性，根據(jù)步驟301）查找到的測試電流值，在實際導通特性中找到所述測試電流值所對應(yīng)的一次集電極電壓，用所述一次集電極電壓減去所對應(yīng)的實際集電極電壓得到二次集電極電壓，所述二次集電極電壓記為修正集電極電壓，建立實際集電極電壓和修正集電極電壓的對應(yīng)關(guān)系，

步驟40）按照步驟302）建立的實際集電極電壓和修正集電極電壓的對應(yīng)關(guān)系，利用MATLAB仿真軟件中的多項式擬合函數(shù)polyfit，輸入3個參數(shù)，分別為實際集電極電壓、修正集電極電壓、階數(shù)3，運算得到4個修正集電極電壓系數(shù)，

步驟50）仿真建立一次修正的絕緣柵雙極型晶體管的實際導通特性，

步驟501）利用注重集成電路仿真程序PSPICE內(nèi)部集成的電壓控制電壓源，這個電壓控制電壓源記為第一電壓控制電壓源，將集電極所接直流電源從絕緣柵雙極型晶體管模型的集電極上撤下，并將撤下的集電極所接直流電源的輸出端接至第一電壓控制電壓源的正極輸入端和第一電壓控制電壓源的負極輸出端，再將第一電壓控制電壓源的正極輸出端接至絕緣柵雙極型晶體管模型的集電極，得到一次修正的絕緣柵雙極型晶體管模型的仿真電路，

步驟502）在注重集成電路仿真程序PSPICE中，打開第一電壓控制電壓源的屬性，在系數(shù)一欄填入步驟40）得到的4個修正集電極電壓系數(shù)，仿真得到一次修正的絕緣柵雙極型晶體管的實際導通特性，

步驟60）建立實際柵極電壓與修正柵極電壓的對應(yīng)關(guān)系，

步驟601）針對步驟10）所述的測試輸出特性，依次找到各柵極電壓下對應(yīng)的器件測試飽和電流，

步驟602）根據(jù)步驟501）建立的一次修正的絕緣柵雙極型晶體管模型的仿真電路，仿真得到絕緣柵雙極型晶體管的實際轉(zhuǎn)移特性，所述實際轉(zhuǎn)移特性為絕緣柵雙極型晶體管的集電極接固定的電壓，從低到高掃描柵極電壓得到的柵極電壓對應(yīng)集電極電流的關(guān)系曲線，

步驟603）根據(jù)步驟601）查找得到的測試飽和電流，在步驟602）仿真得到的實際轉(zhuǎn)移特性曲線中查找所述測試飽和電流所對應(yīng)的一次柵極電壓，用所述一次柵極電壓減去所對應(yīng)的實際柵極電壓得到二次柵極電壓，所述二次柵極電壓記做修正柵極電壓，建立實際柵極電壓與修正柵極電壓之間的對應(yīng)關(guān)系，

步驟70）按照步驟603）建立的實際柵極電壓和修正柵極電壓的對應(yīng)關(guān)系，利用MATLAB仿真軟件中的多項式擬合函數(shù)polyfit，輸入3個參數(shù)，分別為實際柵極電壓、修正柵極電壓、階數(shù)3，運算得到4個修正柵極電壓系數(shù)，

步驟80）仿真建立二次修正的絕緣柵雙極型晶體管的實際輸出特性，

步驟801）利用注重集成電路仿真程序PSPICE內(nèi)部集成的電壓控制電壓源，這個電壓控制電壓源記為第二電壓控制電壓源，根據(jù)步驟501）得到的一次修正的絕緣柵雙極型晶體管模型的仿真電路，將柵極所接直流電源從絕緣柵雙極型晶體管模型的柵極上撤下，并將撤下的柵極所接直流電源的輸出端接至第二電壓控制電壓源的正極輸入端和第二電壓控制電壓源的負極輸出端，再將第二電壓控制電壓源的正極輸出端接至絕緣柵雙極型晶體管模型的柵極，得到二次修正的絕緣柵雙極型晶體管模型的仿真電路，

步驟802）在注重集成電路仿真程序PSPICE中，打開第二電壓控制電壓源的屬性，在系數(shù)一欄填入步驟70）得到的4個修正柵極電壓系數(shù)，仿真得到二次修正后的絕緣柵雙極型晶體管的實際輸出特性。