[发明专利]一种基于仿真的绝缘栅双极型晶体管的电流特性测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及高压功率半导体器件的仿真领域，具体来说，涉及一种在注重集成电路仿真程序PSPICE中，高压功率器件绝缘栅双极型晶体管的电流测定方法。

背景技术

随着电子电力技术的不断发展，功率半导体器件作为电子电力系统中能量控制和转化的基本电子元器件，得到越来越广泛的应用。上世纪80年代出现的绝缘栅双极型器件（绝缘栅双极型晶体管）集高压三极管（BJT）的大电流处理能力和绝缘栅场效应晶体管（MOSFET）栅极电压控制特性于一身，具有输入阻抗高、开关速度快、驱动功率小，电流驱动能力大和导通阻抗低等优点，是近乎理想的功率半导体器件，具有广泛的发展和应用前景。

集成电路用器件模型是连接实际器件和电路仿真的桥梁。集成电路用器件的SPICE模型建立在基本元器件（如晶体管、绝缘栅双极型晶体管、电阻、电容等）的工作机理和物理细节之上，可以用于SPICE仿真器，精确的在电路级、器件级仿真系统仿真器件的静态和动态工作特性，验证系统的逻辑功能，进行系统级的信号完整性分析。因此，SPICE模型在集成电路设计中得到了广泛的应用。

注重集成电路仿真程序PSPICE是集成电路SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）仿真软件中的一种，主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。注重集成电路仿真程序PSPICE具有强大的电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能，其中包括能够支持AA（Advanced Analysis）分析的图形化的绝缘栅双极型晶体管模型。注重集成电路仿真程序PSPICE中的绝缘栅双极型晶体管模型电流特性方面可以提取的模型参数主要有参数VTO，参数KP，参数RD，参数RS，但这并不能够很精确的模拟实际绝缘栅双极型晶体管器件的特性，因此，为了精确仿真电路及绝缘栅双极型晶体管的电学特性，需要对注重集成电路仿真程序PSPICE中的绝缘栅双极型晶体管模型进行修正。本发明介绍了一种在注重集成电路仿真程序PSPICE内部集成的绝缘栅双极型晶体管模型的基础上进行改进的方法，改进后的绝缘栅双极型晶体管的模型与注重集成电路仿真程序PSPICE中原始的绝缘栅双极型晶体管模型相比，导通特性及输出特性的精度得到明显的提高。

发明内容

技术问题：本发明提供一种基于仿真的绝缘栅双极型晶体管的电流特性测定方法，该方法简单有效，可以解决注重集成电路仿真程序PSPICE内部集成的绝缘栅双极型晶体管仿真实际导通特性，实际输出特性精度不高的问题。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

步骤：

步骤10）从绝缘栅双极型晶体管的说明书中，获取绝缘栅双极型晶体管的测试导通特性和测试输出特性，

步骤20）将注重集成电路仿真程序PSPICE内部集成的绝缘栅双极型晶体管模型的栅极和集电极分别接直流电源，栅极所接直流电源的输出电压及集电极所接直流电源的输出电压分别等于测试导通特性中的栅极电压和集电极电压，建立注重集成电路仿真程序PSPICE内部集成的绝缘栅双极型晶体管模型的仿真电路，

步骤201）分别从注重集成电路仿真程序PSPICE内部集成的绝缘栅双极型晶体管模型中，获取绝缘栅双极型晶体管模型的参数VTO、参数KP、参数RD及参数RS的初值，

步骤202）利用注重集成电路仿真程序PSPICE仿真得到说明书测试条件下的绝缘栅双极型晶体管的实际导通特性，

步骤203）如果测试导通特性和仿真的实际导通特性之间的误差小于门限40%，则进入步骤30），否则，进入步骤204），

步骤204）令VTO值=VTO值+0.01V，KP值=KP值+0.01cm²/vs，RD值=RD值+0.01Ω，RS值=RS值+0.01Ω，并返回步骤202），

步骤30）建立实际集电极电压与修正集电极电压的对应关系，

步骤301）针对测试导通特性，实际集电极电压从0V开始，每隔0.5V，查找相对应集电极电压下的测试导通特性中的测试电流值，

步骤302）针对实际导通特性，根据步骤301）查找到的测试电流值，在实际导通特性中找到所述测试电流值所对应的一次集电极电压，用所述一次集电极电压减去所对应的实际集电极电压得到二次集电极电压，所述二次集电极电压记为修正集电极电压，建立实际集电极电压和修正集电极电压的对应关系，