一种基于LTSPICE软件的MOSFET SPICE模型的建立方法

摘要

本发明公开了一种基于LTSPICE软件的SiC MOSFET SPICE模型的建立方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、SiC MOS建模；步骤二、体二极管建模；步骤三、PCB寄生参数建模；步骤四：通过Saber快速建模和实际测量计算寄生参数，提取建立SiC MOSFET的模型的各项参数，基于提取的参数在LTspice软件中建立SiC MOSFET SPICE模型，通过双脉冲仿真测试与厂家提供模型进行对比，验证建立模型的正确性。本发明结合Saber软件的Model Architect参数提取工具、MOSFET分部分建模及LTSPICE仿真分析等方法，建立了一种精度高、通用性强的SPICE模型。

说明书

技术领域

本发明属于新型器件的建模与仿真领域，涉及一种SiC MOSFET SPICE模型的建立方法。

背景技术

作为电力电子变换装置系统的核心组件、电力电子变换技术的基础，半导体技术的发展一直是推动电力电子技术发展的关键。随着SiC材料的发展，其在高压、高温、大功率、高频等应用场合下具有明显的优势，愈来愈受到研究者的青睐。在实际的生产中，仿真的效率远远高于实际测试，并且成本也更低，这使得仿真成为科学研究一项必不可少的方法。SiC技术相对来说属于科技前沿，在实际系统搭建前，更需要进行仿真的理论研究。因此建立SiC MOSFET的器件模型具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于LTSPICE软件的SiC MOSFET SPICE模型的建立方法，结合Saber软件的ModelArchitect参数提取工具、MOSFET分部分建模及LTSPICE仿真分析等方法，建立了一种精度高、通用性强的SPICE模型。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于LTSPICE软件的SiC MOSFET SPICE模型的建立方法，包括如下步骤：

步骤一、SiC MOS建模：(1)运用SaberArchitect参数提取工具，提取SiC MOSFET的关键数据；(2)输入输出特性、转移特性曲线；(3)输入米勒电容，输入电容和输出电容的变化曲线；(4)通过对SiC器件每条曲线的拟合，得到建立SPICE模型需要的特征参数；

步骤二、体二极管建模：运用Saber自带的建模工具Saber Architect进行建模，分别拟合体二极管的输出特性，电容特性和反向恢复特性曲线，建立体二极管模型；

步骤三、PCB寄生参数建模：将驱动回路等效为LC串联电路，当给电路施加激励时，则会产生振荡，振荡的周期为f＝1/2π(LC)^0.5，运用这个原理，快速计算出驱动回路中的寄生电感；同理，对主负载回路电感进行建模；

步骤四：通过Saber快速建模和实际测量计算寄生参数，提取建立SiC MOSFET的模型的各项参数，基于提取的参数在LTspice软件中建立SiC MOSFET SPICE模型，通过双脉冲仿真测试与厂家提供模型进行对比，验证建立模型的正确性。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明提出了一种基于LTSPICE软件的SiC MOSFET SPICE模型的建立方法，该方法建立的模型具有准确度高，通用性强的优点。

2、本发明建立的模型考虑了实际应用时的PCB寄生参数，可以为新型SiC MOSFET的应用及为复杂系统的搭建提供仿真理论依据。

3、本发明的研究将对新型SiC MOSFET的应用及为复杂系统的搭建提供仿真理论依据。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图。

图2为本发明的建模流程图。

图3为本发明的SiC MOS建模部分，(a)输出特性拟合曲线，(b)转移特性拟合曲线，(c)电容特性拟合曲线。

图4为本发明的体二极管建模部分，(a)输出特性曲线，(b)电容特性曲线，(c)反向恢复特性曲线。

图5为本发明与原有模型正确性的对比，(a)厂家模型与自建模型漏源电流对比图，(b)厂家模型与自建模型漏源电压对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种基于LTSPICE软件的SiC MOSFET SPICE模型的建立方法，结合Saber软件的Model Architect参数提取工具、MOSFET分部分建模及LTSPICE仿真分析等方法，建立了一种精度高、通用性强的SPICE模型。如图1所示，本发明的SiC MOSFET模型主要包括SiC MOS部分、体二极管部分及PCB参数部分等部分，如图2所示，具体步骤如下：

步骤一：SiC MOS建模。如图3所示，运用SaberArchitect参数提取工具，提取SiC MOSFET的关键数据。为了保证MOS模型静态特性的准确性，需要准确输入输出特性，转移特性曲线。为了保证模型动态特性的准确性，需要正确输入米勒电容，输入电容和输出电容的变化曲线。在输入这些曲线后，需要对其进行手动拟合，且Saber带有自动拟合工具，运用分段线性化的方法使拟合更加精确。通过对SiC器件每条曲线的拟合，可以得到建立SPICE模型需要的特征参数。

步骤二：体二极管建模。如图4所示，运用Saber自带的建模工具SaberArchitect进行建模，分别拟合体二极管的输出特性，电容特性和反向恢复特性曲线，可以建立体二极管模型。

步骤三：PCB寄生参数建模。将驱动回路等效为LC串联电路，在电路中串联已知容值的电容，当给电路施加激励时，则会产生振荡，振荡的频率为f＝1/2π(LC)^0.5，将电容，频率带入公式，我们可以快速计算出驱动回路中的寄生电感。同理，将主负载回路等效为LC串联电路，在主负载回路中串联已知容值的电容，当给电路施加激励时，则会产生振荡，振荡的频率为f＝1/2π(LC)^0.5，将电容，频率带入公式，我们可以快速计算出主负载回路中的寄生电感。

步骤四：通过Saber快速建模和实际测量计算寄生参数，提取了建立SiC MOSFET的模型的各项参数，基于提取的参数在LTspice软件中建立SiC MOSFET SPICE模型，通过双脉冲仿真测试与厂家提供模型进行对比，验证建立模型的正确性，由图5对比结果可知，在双脉冲测试下，两个模型的开通时间，关断时间，过冲电压，过冲电流几乎重合，可以认为本发明建立的模型是正确的。