基于Pspice的SiC晶闸管等效电路模型研究

发布时间：2020-09-02 15:43

　　 碳化硅(SiC)是第三代半导体材料之一,具有禁带宽、临界雪崩击穿电场强、热导率高、载流子漂移速率高、化学性质稳定等诸多优点。因此,使用SiC制作的功率半导体器件具有优越的性能并已引起广泛关注。其中,SiC晶闸管以耐压高、通流能力强等优势引起科研人员的关注。随着对SiC晶闸管研究的不断深入,建立精确的SiC晶闸管器件模型已成为亟侍解决的问题之一。本文针对GeneSiC公司生产的6500V/40A SiC晶闸管为研究对象,采用器件模拟软件和电路仿真软件相结合的方法,开展SiC晶闸管Pspice等效电路模型的研究。主要的研究工作和结果如下:1.探索了构建SiC晶闸管的2T-3R-3C等效电路模型可行性。在分析SiC晶闸管的工作原理的基础上,依据SiC材料的特性及其晶闸管内部载流子输运机制,考虑常温下杂质不完全电离等特有的效应,论证了SiC晶闸管等效电路模型建立的可行性。2.采用复合建模思路结合变温参数建模法,建立了基于Pspice的6500V/40A SiC晶闸管的等效电路。在对SiC pnpn晶闸管的器件静态和动态特性进行器件模拟的基础上,分别提取SiC晶闸管的顶部pnnp晶体管和底部npn晶体管的主要参数,用以等效电路建模。器件的静态特性通过电阻模型和晶体管模型来体现,器件的动态特性通过结电容的模型体现。3.对比研究了SiC晶闸管2T-3R-3C等效电路仿真模型的准确性。为了进一步验证模型的准确性,将SiC晶闸管等效电路不同温度下的动、静态特性仿真结果与产品的数据手册中的特性对比,结果显示,静态仿真结果和动态仿真结果平均误差均控制在15%以内,验证了模型的准确性。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN34
【部分图文】：

SiC晶闸管结构示意图

图 1-2 SiC 功率器件的应用范围Fig.1-2 Application range of SiC power devices应用设计工程师来说，非常精确的器件电路模

图 1-3 Cree 公司 SiC 晶闸管管芯发展历程[8]Fig.1-3 Cree's SiC thyristors die development history[8]在 2006 年研制出一个 4mm×4mm 的 SiC 晶闸管[7]，将六个完75℃、100℃、125℃与 150℃的环境下，分别改变开通脉宽大小

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本文编号：2810790