新颖的IGBT SPICE模型及非破坏参数提取和验证

提出并优化了一种和现有SPICE软件如HSPICE完全兼容的IGBT等效电路模型.该模型摒弃了双极晶体管的所谓准静态假设而用精确的双极输运理论进行分析,更符合IGBT的实际工作条件.利用电压控制可变电阻模型等效IGBT的n- 外延层的电导调制效应,取得了很好的效果.基于器件的非破坏实测参数以器件物理方程为基础的模型参数提取,计算依据正确,物理意义明确.用该模型计算了IGBT的I- V特性、开关特性等,与实测符合较好,误差不超过8% ,此结果比已报道的同类模型要好,且更为简单方便.     

新颖的IGBT 等效电路模① 型及参数提取和验证

以Spice电路模拟的IGBT（绝缘栅双极晶体管）等效电路优化模型，用压控电阻（VCR）等效IGBT的宽基区电导调制效应取得了很好的效果。基于器件的参数实测值，通过物理方程式，精确推导出器件的主要原始设计参数。用Spice的LEVEL－8模型，以确保模型的精确性和收敛性，从而获得模拟与实验很好符合的结果。     

1200V场终止型绝缘栅双极晶体管的ADE物理建模及参数提取

绝缘栅双极晶体管（IGBT）是微电子学研究的热点之一,而相关电路仿真迫切需要该器件的等效模型.本文提出基于傅里叶解双极扩散方程（ADE）的1200V场终止型IGBT物理模型,通过RC电路等效漂移区载流子分布,精确求解双极扩散方程.该模型针对大功率IGBT的工作原理,采用大注入假设条件,在综合分析场终止层的同时,根据1200V场终止型IGBT的特点考虑漂移区载流子的复合效应.在提取器件模型所需的关键参数后,用实际IGBT的测量结果对该模型的仿真结果进行了验证,通过分析静态以及关断瞬态特性曲线,仿真与实验数据误差均值小于8%,证明所建模型及参数提取方法的精确度.     

一种基于Pspice的IGBT模型

功率器件在开关过程中的电压尖峰、电流尖峰及开通时间、关断时间等问题是评估一款器件乃至电力系统装置可靠性的重要因素。文中从动态特性出发,研究了一种基于Pspice的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模型。以Trench-FS(Field-stop)型IGBT晶体管KWBW25N120S1E2为例,根据该器件的结构和工艺参数,得到了Pspice模型参数。双脉冲测试仿真结果表明,得到的该器件开通延时、上升和关断时间以及关断延时等动态参数与实测数据基本一致。最后,给出了该模型应用到实际焊机仿真结果与实测的比较,进一步验证了模型的合理性与可靠性。     

异质结双极晶体管高频噪声建模及分析

提出了一个T等效异质结双极晶体管高频噪声电路模型.该模型是对通常用在硅双极晶体管中的Hawkins噪声模型进行改进得到的,主要的改进包括发射极理想因子、发射极电阻、内部BC结电容、外部BC结电容和其它寄生元素对器件噪声性能的影响.为了从等效噪声电路模型中计算出精确的噪声参数,采用了噪声相关矩阵法来计算噪声参数,从而避免了在等效电路变换中可能产生的简化和复杂的噪声测量.进一步利用该模型分析了等效电路元素对器件最小噪声系数的影响,分析计算结果和物理解释一致.同时通过基于异质结双极晶体管器件物理的公式,给出了器件参数对器件最小噪声系数的影响.     

异质结双极晶体管高频噪声建模及分析

提出了一个T等效异质结双极晶体管高频噪声电路模型.该模型是对通常用在硅双极晶体管中的Hawkins噪声模型进行改进得到的,主要的改进包括发射极理想因子、发射极电阻、内部BC结电容、外部BC结电容和其它寄生元素对器件噪声性能的影响.为了从等效噪声电路模型中计算出精确的噪声参数,采用了噪声相关矩阵法来计算噪声参数,从而避免了在等效电路变换中可能产生的简化和复杂的噪声测量.进一步利用该模型分析了等效电路元素对器件最小噪声系数的影响,分析计算结果和物理解释一致.同时通过基于异质结双极晶体管器件物理的公式,给出了器件参数对器件最小噪声系数的影响.     

压接型IGBT器件单芯片子模组功率循环试验仿真

压接型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件因具有双面散热、短路失效和易于串联等优点,正逐步应用到柔性直流输电等领域.但其在工作过程中的热学、力学特性与传统焊接式IGBT模块相比有很大差异,故存在不同的长期可靠性问题.基于有限元法建立了压接型IGBT器件单芯片子模组多物理场耦合仿真模型,研究了三种功率循环仿真条件下器件的热学和力学特性,并且在功率循环过程中利用金属弹塑性模型来模拟材料的瞬态特性.仿真结果表明,IGBT芯片发射极表面与发射极钼片相接触的边缘是应力集中区域,芯片发射极表面栅极缺口和四周边角处有明显的塑性变形.同时,将仿真结果与实际失效的IGBT芯片进行了对比,进一步验证了仿真模型的有效性和适用性.     

一种高速电流型CMOS数模转换器设计

利用 Z参数噪声网络等效电路的分析方法 ,得到了用器件 Z参数表示的微波双极晶体管噪声参数的表达式 ,通过对微波低噪声双极晶体管的高频参数进行测试和分析 ,并把器件的网络参数和物理参数相结合 ,来对器件的最小噪声系数进行计算和分析 .     

基于Z参数的微波晶体管高频噪声网络分析方法

利用Z参数噪声网络等效电路的分析方法,得到了用器件Z参数表示的微波双极晶体管噪声参数的表达式,通过对微波低噪声双极晶体管的高频参数进行测试和分析,并把器件的网络参数和物理参数相结合,来对器件的最小噪声系数进行计算和分析.     

一种IGBT热阻测试系统的研制

为了解决国内绝缘栅双极型晶体管(IGBT)生产和使用中热阻测试问题,采用电学法的测量原理并与嵌入式技术相结合的方式,设计了一种以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心的IGBT自动测试系统.该系统采用模块化的设计思想,各模块间进行隔离设计,其中14 bit隔离型高速数据采集卡可以快速采集IGBT温度敏感参数的变化,从而使系统可以快速可靠的工作.使用该测试系统对IGBT器件的热特性进行测试,将测试数据与美国生产的Phase1 1热特性分析仪进行对比,测试结果经过修正后误差约为1％.验证了该热阻测试系统可用于测试IGBT器件的热特性,并具有速度快、稳定性好等优点,对我国功率器件的可靠性技术研究具有重要意义.     

An IGBT DC subcircuit model with non-destructive parameters extraction and comparison with measurements

This paper proposed and optimized an IGBT subcircuit model which is fully spice compatible. Based on analytical equation describing the semiconductor device physics, the model parameters are extracted accurately via measured data without devices destruction. The IGBT n⁻ layer conductivity modulated resistor is effectively modeled as a voltage controlled resistor. The proposed model can be used to accurately predict the IGBT output I–V characteristics, and low current gain etc. The simulation results are verified by comparison with measurement results and found to be in good agreement. The average error is within 8% which is better than previously reported results of semi-mathematical models.     

Novel IGBT SPICE Model with Non-destructive Parameter Extraction and Comparison with Measurements

A subcircuit-based model for the insulated gate bipolar transistor(IGBT) is proposed and optimized. The IGBT wide base conductivity modulated resistor is effectively equivalent by using a voltage controlled resistor. Based on analytical equation describing the semiconductor physics, the model parameters are extracted accurately via measured data without device destruction. Employing the MOS-level-8 SPICE model, the proposed IGBT subcircuit model gives more simulation accuracy and easy convergence, the simulation results are verified by comparison with measured results.     

提取IGBT外延层载流子寿命的新方法

文章提出了一种基于IGBT等效电路模型及其I-V特性曲线拟合提取IGBT低掺杂外延层载流子寿命的新方法。文中的IGBT模型运用精确的双极输运理论而不是其它文献报到的准静态条件假设,通过压控电阻模型准确描述IGBT高阻厚外延层的电导调制效应,取得了很好的效果。该模型完全与SPICE应用程序兼容,可以精确算出IGBT输出I-V特性及载流子寿命等参数。     

IGBT闩锁现象的解析模拟

本文从ＩＧＢＴ发生闩锁的机理出发，推导出ＩＧＢＴ结构中两个寄生双极晶体管的共基极电流放大系数 及ＮＰＮ管基区横向电阻随电流密度变化的解析模型，并据此对条形和矩形元胞结构的ＩＧＢＴ器件编制了闩锁电流分析计算程序，取得了与国外报道相一致的结果。     

IGBT温度特性及其等效电路模拟

文章提出了一种基于子电路的IGBT模型，并对IGBT的温度特性进行模拟。用电压控制的可变电阻等效IGBT的宽基区调制电阻取得了很好的效果。用SPICE的LEVEL_8模型，确保模拟的精确性和收敛性。模拟结果表明，无论PT型还是NPT型IGBT，其温度系数均可正可负，纠正了一种普遍的观点称为PT型IGBT，其温度系数可正可负而NPT型IGBT，其温度系数只为正。模拟结果与实验对比符合较好。     

一种新颖的制动电阻过热保护装置

现在地铁列车广泛采用了由IGBT构成的牵引逆变器,需要配置制动电阻.为了使地铁列车能安全的运行,制动电阻必须具备过热保护装置.     

A new analytical IGBT model with improved electricalcharacteristics

A new analytical insulated gate bipolar transistor (IGBT) model for improved on-state characteristics prediction is proposed. Two-dimensional (2-D) effects in the forward conduction of an IGBT are studied analytically. These effects significantly in8uence the on-state characteristics of the device and must be accounted for when IGBT modeling. Dynamic characteristics and temperature effects are included in the model. Both three-dimensional (3-D) numerical simulation and experimental results support the theoretical analysis