一种分立式高压功率VDMOS器件SPICE宏模型的研究

摘要

当今，功率VDMOSFET(垂直双扩散MOSFET)在电力电子系统中得到了非常广泛地应用。但是，复杂的器件结构及工艺、多样化的应用场合和自加热效应等，使功率 VDMOS的建模变得复杂化。电路仿真器中功率器件模型的缺乏直接导致了电路和系统设计的低效率、高成本和产品开发周期的延长。因此，开发功率器件的宏模型成为一个有效和具有吸引力的途径。
　　本文提出了一种有效的建模方法，并为一颗高压 N沟道增强型功率 VDMOS器件开发出了相应的PSPICE宏模型。该模型准确地描述了此功率器件在-55℃到150℃温度范围内的静态和动态特性。此外，本文还给出了该器件的热阻模型，用于模拟器件的最大峰值电流能力。
　　首先，通过分析器件的内在物理机理和外在测试数据，提出了等效的子电路拓扑结构。基于物理机理建立的模型往往具有很好的收敛性和高的仿真效率。当物理等效不可行时，可以根据测试数据建立相应的行为描述模型。本文还给出了一些功率VDMOS器件的测试方法。
　　其次，提取出模型参数。本文的参数提取涉及三种方法：(1)主要方法是经典的线性拟合法，该方法需要一定的线性化技术来对非线性方程进行变换处理。(2)某些参数需要先通过手算估值，然后利用IC-CAP软件的非线性拟合功能进行参数提取。(3)在其它方法不可行或效率低下时，一些独立参数很容易用不断试验的方法来确定。
　　最后，该宏模型被嵌入到PSPICE电路仿真器中进行仿真、比较和评估。在典型的工作条件下，仿真特性和测试数据都吻合得很好，满足了电路设计的需要。

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第一章 绪论

1.1 研究高压VDMOS器件宏模型的意义

1.2 国内外研究历史和现状

1.3 本文的所做的主要工作

第二章 功率器件建模相关理论

2.1 器件模型概述

2.2 建模的内容

2.3 模型参数

2.4 建模的基本原则

2.5 建模的流程

第三章 高压VDMOS静态特性及温度特性建模

3.1 静态特性的器件物理基础

3.2 静态特性的测量

3.3 VDMOS静态宏模型

3.4温度特性的物理基础[20]

3.5 温度特性的测量

3.6 全局温度热特性建模

第四章 高压VDMOS器件的动态特性及热阻建模

4.1 动态特性的器件物理基础

4.2 VDMOS动态特性测量

4.3 高压VDMOS的动态宏模型

4.4 热阻基本理论

4.5 热阻模型

第五章 总结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

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