寬禁帶生態係統:快速開關和顛覆性的仿真環境 – 第二部分
發布時間:2021-05-02 來源:James Victory 責任編輯:wenwei
【導讀】之前,我們在博客係列《快速開關和顛覆性的仿真生態係統》的第1部分介紹了安森美半導體獨一無二的寬禁帶生態係統及我們的物理可擴展模型。在這第2部分,我們將介紹我們的碳化矽功率MOSFET模型。
現在介紹該模型的幾個元素,如下所示。首先,我們討論關鍵通道區域。這裏我們使用著名的伯克利BSIM 3v3模型。隻要有可能,我們就盡力不做重複工作。在本例中,我們嚐試建模一個適合BSIM模型的MOSFET通道。該模型以物理為基礎,通過亞閾值、弱反和強反準確地捕捉轉換過程。此外,它具有很好的速度和收斂性,廣泛適用於多個仿真平台。

圖1顯示典型的碳化矽MOSFET器件的橫截麵。圖2展示我們精簡版本的子電路模型。

接下來,我們需要包含由EPI區域的多晶矽重疊形成的門極到漏極的臨界電容CGD。該電容器基本上是高度非線性金屬氧化物半導體(MOS)電容器。該電容的耗盡區域依賴於複雜的工藝參數,包括摻雜分布、p阱dpw之間的距離和外延層的厚度。基於物理的模型考慮到所有這些影響,采用SPICE不可知論的行為方法實現。稍後,我們將談談什麼是SPICE不可知論方法。

從橫截麵開始,我們將介紹芯片布局可擴展性的一些概念和構造,如圖3所示,灰色區域是有源區。藍色無源區與裸芯邊緣、門極焊盤(gate pad)和門極流道(gate runners)相xiang關guan聯lian。基ji於yu物wu理li幾ji何he的de導dao子zi決jue定ding了le無wu源yuan區qu和he有you源yuan區qu之zhi間jian的de分fen布bu,這zhe是shi實shi現xian可ke擴kuo展zhan性xing所suo必bi需xu的de。我wo們men非fei常chang關guan注zhu在zai有you源yuan和he無wu源yuan區qu邊bian界jie區qu域yu形xing成cheng的de寄ji生sheng電dian容rong。一yi旦dan您nin開kai始shi忽hu略lve布bu局ju中zhong的de寄ji生sheng電dian容rong,什shen麼me時shi候hou停ting止zhi?所suo有you可ke忽hu略lve的de電dian容rong最zui終zhong加jia起qi來lai就jiu成cheng了le一yi個ge問wen題ti。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia無wu法fa實shi現xian擴kuo展zhan。我wo們men的de理li念nian是shi使shi寄ji生sheng電dian容rong為wei0。
碳化矽MOSFET支持非常快的dV/dts,約每納秒50 V至100 V,而dI/dts則支持每納秒3 A至6 A。本征器件門極電阻很重要,可用來抗電磁幹擾(EMI)。在圖3中右邊的設計有較少的門極流道,因此RG較高;很好地限製振鈴。圖3左邊的設計有許多門極流道,因此RG較低。左邊的設計適用於快速開關,但每個區域有更高的RDSon,因為門極流道吞噬了有源區。
我們在該係列博客的下一篇將談談碳化矽功率MOSFET模型驗證,請繼續關注。
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