[發明專利]一種高壓SiC MOSFET漏源極間非線性電容測量及建模方法

有效

• 申請號: 202011534487.3
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112630544B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 王來利;李華清;楊成子;朱夢宇
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01R31/26;G06F30/3308
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種高壓SiC MOSFET漏源極間非線性電容測量及建模方法，包括以下步驟：1)進行米勒平臺外的漏源極間電容C_ds分段表征；2)進行開關動態過程中米勒平臺區的漏源極間電容測量表征；3)根據米勒平臺外的漏源極間電容C_ds分段表征及開關動態過程中米勒平臺區的漏源極間電容測量表征進行SiC MOSFET漏源極間電容C_ds的建模，該方法能夠實現高壓SiC MOSFET漏源極間非線性電容的精確測量及建模，且適應范圍較廣。

技術領域

本發明涉及一種非線性電容測量及建模方法，具體涉及一種高壓SiC MOSFET漏源極間非線性電容測量及建模方法。

背景技術

近年來，寬禁帶半導體器件制造技術和應用技術快速發展，SiC MOSFET以其卓越的開關性能在高壓、高效率、高溫電力電子裝置中得到了廣泛的應用，特別是光伏逆變器、新能源電動汽車、特種工業電源、無線電能傳輸等領域。精確地表征SiC MOSFET的極間非線性電容對器件行為模型建立、電路開關損耗分析優化和電力電子設備設計具有十分重要的意義。我們迫切需要一種準確、操作簡單、易設計的方法實現非線性極間電容的精確測量與表征。

現有的SiC MOSFET漏源極間非線性電容C_ds建模方法可分為兩類，第一類基于器件數據手冊中電容隨漏源極電壓v_ds變化曲線，通過數學公式直接擬合得到C_ds-v_ds函數表達式，從而實現模型的建立。第二類方法基于電容測量實驗設備如阻抗分析儀、網絡分析儀等，通過這些設備測量得到電容進而再進行后續的表征擬合與建模。這兩類方法的不足主要有1)SiC MOSFET器件數據手冊上的電容隨漏源極電壓v_ds變化曲線是在外加高頻信號下測得的，并且數據手冊上只顯示了一段電壓范圍內的電容值，高壓或接近于器件額定電壓時的電容值沒有列寫。2)電容測量實驗設備只能測得SiC MOSFET柵源極電壓v_gs＝0時的電容值，器件開關過程中，柵源極電壓不為零時的電容值無法測量。3)電容測量實驗設備都是基于小信號分析法的原理，在測量時存在滯后效應，測量準確性不及大信號分析法。4)電容測量實驗設備測量精度、測量引入的寄生參數也會影響電容實際測量結果。5)測量設備電壓等級不適用于高壓SiC MOSFET。基于上述，現有測量存在測量不準確，適用范圍較窄的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種高壓SiC MOSFET漏源極間非線性電容測量及建模方法，該方法能夠實現高壓SiC MOSFET漏源極間非線性電容的精確測量及建模，且適應范圍較廣。

為達到上述目的，本發明所述的高壓SiC MOSFET漏源極間非線性電容測量及建模方法包括以下步驟：

1)進行米勒平臺外的漏源極間電容C_ds分段表征；

2)進行開關動態過程中米勒平臺區的漏源極間電容測量表征；

3)根據米勒平臺外的漏源極間電容C_ds分段表征及開關動態過程中米勒平臺區的漏源極間電容測量表征進行SiC MOSFET漏源極間電容C_ds的建模。

米勒平臺外的漏源極間電容C_ds分段表征為：

其中，v_ds為漏源極電壓，a、b及c為節點電壓，A、B、C、D、E、F、G、H及I為擬合系數。

開關動態過程中米勒平臺區的漏源極間電容測量表征為：