[发明专利]一种高压SiC MOSFET漏源极间非线性电容测量及建模方法

说明书

本发明公开了一种高压SiC MOSFET漏源极间非线性电容测量及建模方法，包括以下步骤：1)进行米勒平台外的漏源极间电容C_ds分段表征；2)进行开关动态过程中米勒平台区的漏源极间电容测量表征；3)根据米勒平台外的漏源极间电容C_ds分段表征及开关动态过程中米勒平台区的漏源极间电容测量表征进行SiC MOSFET漏源极间电容C_ds的建模，该方法能够实现高压SiC MOSFET漏源极间非线性电容的精确测量及建模，且适应范围较广。

技术领域

本发明涉及一种非线性电容测量及建模方法，具体涉及一种高压SiC MOSFET漏源极间非线性电容测量及建模方法。

背景技术

近年来，宽禁带半导体器件制造技术和应用技术快速发展，SiC MOSFET以其卓越的开关性能在高压、高效率、高温电力电子装置中得到了广泛的应用，特别是光伏逆变器、新能源电动汽车、特种工业电源、无线电能传输等领域。精确地表征SiC MOSFET的极间非线性电容对器件行为模型建立、电路开关损耗分析优化和电力电子设备设计具有十分重要的意义。我们迫切需要一种准确、操作简单、易设计的方法实现非线性极间电容的精确测量与表征。

现有的SiC MOSFET漏源极间非线性电容C_ds建模方法可分为两类，第一类基于器件数据手册中电容随漏源极电压v_ds变化曲线，通过数学公式直接拟合得到C_ds-v_ds函数表达式，从而实现模型的建立。第二类方法基于电容测量实验设备如阻抗分析仪、网络分析仪等，通过这些设备测量得到电容进而再进行后续的表征拟合与建模。这两类方法的不足主要有1)SiC MOSFET器件数据手册上的电容随漏源极电压v_ds变化曲线是在外加高频信号下测得的，并且数据手册上只显示了一段电压范围内的电容值，高压或接近于器件额定电压时的电容值没有列写。2)电容测量实验设备只能测得SiC MOSFET栅源极电压v_gs＝0时的电容值，器件开关过程中，栅源极电压不为零时的电容值无法测量。3)电容测量实验设备都是基于小信号分析法的原理，在测量时存在滞后效应，测量准确性不及大信号分析法。4)电容测量实验设备测量精度、测量引入的寄生参数也会影响电容实际测量结果。5)测量设备电压等级不适用于高压SiC MOSFET。基于上述，现有测量存在测量不准确，适用范围较窄的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高压SiC MOSFET漏源极间非线性电容测量及建模方法，该方法能够实现高压SiC MOSFET漏源极间非线性电容的精确测量及建模，且适应范围较广。

为达到上述目的，本发明所述的高压SiC MOSFET漏源极间非线性电容测量及建模方法包括以下步骤：

1)进行米勒平台外的漏源极间电容C_ds分段表征；

2)进行开关动态过程中米勒平台区的漏源极间电容测量表征；

3)根据米勒平台外的漏源极间电容C_ds分段表征及开关动态过程中米勒平台区的漏源极间电容测量表征进行SiC MOSFET漏源极间电容C_ds的建模。

米勒平台外的漏源极间电容C_ds分段表征为：

其中，v_ds为漏源极电压，a、b及c为节点电压，A、B、C、D、E、F、G、H及I为拟合系数。

开关动态过程中米勒平台区的漏源极间电容测量表征为：