碳化硅雙極型晶體管的建模及特性研究.pdf

1、碳化硅(SiC)功率器件展現(xiàn)出比硅(Si)器件更好的特性，應(yīng)用在各種電力電子電路中。SiC雙極型晶體管(BJT，BipolarJunctionTransistor)是一種非常有前景的高壓功率開關(guān)器件，特別是在高溫情況。與硅基BJT相比，其不受二次擊穿問題的限制;與硅基IGBT和GTO等雙極型器件相比，其不需要大于結(jié)電壓的驅(qū)動(dòng)來使器件導(dǎo)通電流;與其他兩種SiC功率開關(guān)器件（SiCJFET和SiCMOSFET）相比，其沒有絕對(duì)的柵氧問題，而

2、且具有更低的導(dǎo)通電阻和更簡(jiǎn)單的器件工藝流程。因此，通過建立一個(gè)SiCBJT模型，來測(cè)試器件在電力電子換流系統(tǒng)中的潛在應(yīng)用性具有重要的意義。
　　本文基于BJT的工作原理出發(fā)，對(duì)SiCBJT建立電路級(jí)別模型（包括器件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性）。在成熟的硅基BJT模型基礎(chǔ)上，建立SiCBJT的內(nèi)部等效電路。考慮到BJT器件表面和空間電荷區(qū)載流子的復(fù)合，基極電流中包含兩個(gè)外加的電流部分。器件動(dòng)態(tài)特性通過結(jié)電容的模型體現(xiàn)，一般情況下，基極-發(fā)射極

3、結(jié)和基極-集電極結(jié)不發(fā)生很大的正偏，擴(kuò)散電容不起主要作用，電容模型是基于勢(shì)壘電容來建模的。模型的參數(shù)值從器件實(shí)驗(yàn)測(cè)量曲線中擬合抽取，其中隨溫度變化的參數(shù)，要在不同溫度下分別抽取。最后，將模型和參數(shù)值輸入到電路仿真軟件（例如Saber）中，建立SiCBJT模型。在仿真軟件中測(cè)試器件的動(dòng)靜態(tài)特性，并與實(shí)測(cè)的不同溫度和不同電壓等級(jí)下的器件特性進(jìn)行對(duì)比來驗(yàn)證建模結(jié)果。
　　本文提出的SiCBJT模型，相比傳統(tǒng)的Gummel-Poon模型，