[發明專利]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

• 申請號: 201310025968.5
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103105571A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）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）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所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及高壓功率半導體器件的仿真領域，具體來說，涉及一種在注重集成電路仿真程序PSPICE中，高壓功率器件絕緣柵雙極型晶體管的電流測定方法。

背景技術

隨著電子電力技術的不斷發展，功率半導體器件作為電子電力系統中能量控制和轉化的基本電子元器件，得到越來越廣泛的應用。上世紀80年代出現的絕緣柵雙極型器件（絕緣柵雙極型晶體管）集高壓三極管（BJT）的大電流處理能力和絕緣柵場效應晶體管（MOSFET）柵極電壓控制特性于一身，具有輸入阻抗高、開關速度快、驅動功率小，電流驅動能力大和導通阻抗低等優點，是近乎理想的功率半導體器件，具有廣泛的發展和應用前景。

集成電路用器件模型是連接實際器件和電路仿真的橋梁。集成電路用器件的SPICE模型建立在基本元器件（如晶體管、絕緣柵雙極型晶體管、電阻、電容等）的工作機理和物理細節之上，可以用于SPICE仿真器，精確的在電路級、器件級仿真系統仿真器件的靜態和動態工作特性，驗證系統的邏輯功能，進行系統級的信號完整性分析。因此，SPICE模型在集成電路設計中得到了廣泛的應用。

注重集成電路仿真程序PSPICE是集成電路SPICE（Simulation?Program?with?Integrated?Circuit?Emphasis）仿真軟件中的一種，主要用于大規模集成電路的計算機輔助設計。注重集成電路仿真程序PSPICE具有強大的電路圖繪制功能、電路模擬仿真功能、圖形后處理功能和元器件符號制作功能，其中包括能夠支持AA（Advanced?Analysis）分析的圖形化的絕緣柵雙極型晶體管模型。注重集成電路仿真程序PSPICE中的絕緣柵雙極型晶體管模型電流特性方面可以提取的模型參數主要有參數VTO，參數KP，參數RD，參數RS，但這并不能夠很精確的模擬實際絕緣柵雙極型晶體管器件的特性，因此，為了精確仿真電路及絕緣柵雙極型晶體管的電學特性，需要對注重集成電路仿真程序PSPICE中的絕緣柵雙極型晶體管模型進行修正。本發明介紹了一種在注重集成電路仿真程序PSPICE內部集成的絕緣柵雙極型晶體管模型的基礎上進行改進的方法，改進后的絕緣柵雙極型晶體管的模型與注重集成電路仿真程序PSPICE中原始的絕緣柵雙極型晶體管模型相比，導通特性及輸出特性的精度得到明顯的提高。

發明內容

技術問題：本發明提供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，該方法簡單有效，可以解決注重集成電路仿真程序PSPICE內部集成的絕緣柵雙極型晶體管仿真實際導通特性，實際輸出特性精度不高的問題。

技術方案：為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

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，

步驟20）將注重集成電路仿真程序PSPICE內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VTO、參數KP、參數RD及參數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，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關系，

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的一次集電極電壓，用所述一次集電極電壓減去所對應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關系，