[发明专利]一种IGCT电路模型、硬驱动电路模型及建模方法

说明书

本公开涉及集成电路领域，公开一种IGCT电路模型、硬驱动电路模型及建模方法。该IGCT电路模型，包括两个并联设置的GCT单元，GCT单元除了包括第一晶体管、第二晶体管和第一等效电阻、第二等效电阻、第三等效电阻外，还包括开关管和等效电容，第一晶体管的第一端作为GCT单元的阳极，第二晶体管的第一端作为GCT单元的阴极，开关管的控制端作为GCT单元的门极。开关管的开启速度为纳秒级，该开关管可用于表征IGCT的关断特性，本公开通过在GCT单元的门极和阴极之间引入开关管，建立的IGCT电路模型能够正确表征IGCT关断时1µs内的换流特性。

技术领域

本发明属于集成电路领域，具体而言，涉及一种IGCT电路模型、硬驱动电路模型及建模方法。

背景技术

现有IGCT的原理性电学模型，采用两个Hu-Ki模型并联，其是以晶闸管的四层pnpn结构特点，将晶闸管看作是pnp晶体管和npn晶体管的耦合，可以较好的反映其导通特性。

由于该模型的设计思路延续了GTO模型的设计方法，所以在IGCT开通阶段和导通阶段达到了预期的效果。但是在IGCT关断过程中，该模型的关断换流时间为2µs，无法满足IGCT关断换流时间要求在1µs内的要求，与硬驱动关断条件不相符。该电学模型的不足导致IGCT在应用中产生误差，在电路仿真中无法替代GCT器件。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种IGCT电路模型、硬驱动电路模型及建模方法。

根据本发明的一个方面，提供一种IGCT电路模型，包括至少两个并联设置的GCT单元，所述GCT单元包括：第一晶体管，第一端连接所述GCT单元的第一极，第二端连接所述GCT单元的第二极，控制端连接所述GCT单元的第一极；第二晶体管，第一端连接所述GCT单元的第二极，第二端连接所述第一晶体管的控制端，控制端连接所述第一晶体管的第二端；开关管，第一端连接于所述第一晶体管的控制端与所述第二晶体管的第二端之间，第二端连接于所述第一晶体管的第二端和所述第二晶体管的控制端之间，控制端连接所述GCT单元的门极；第一等效电阻，串接于所述第二晶体管的控制端和所述GCT单元的第二极之间；第二等效电阻，串接于所述第一晶体管的控制端与所述GCT单元的第一极之间；第三等效电阻，一端连接于所述第一晶体管的第二端和所述第二晶体管的控制端之间，另一端连接于所述第一晶体管的控制端与所述第二晶体管的第二端之间；等效电容，并联于所述第三等效电阻的两端；其中，所述第一晶体管的导通电平与所述第二晶体管的导通电平极性相反。

在本发明的一种示例性实施例中，所述IGCT电路模型包括两个所述GCT单元，且两个所述GCT单元的门极对应连接、第一极对应连接、第二极对应连接。

在本发明的一种示例性实施例中，所述开关管为N型MOS管，且所述N型MOS管的开启时间小于0.1μs。

在本发明的一种示例性实施例中，所述等效电容为所述GCT单元的中心阻断结的势垒电容。

在本发明的一种示例性实施例中，所述第一等效电阻为所述GCT单元的门极区等效电阻；所述第二电阻为所述GCT单元的透明阳极区等效电阻；所述第三等效电阻为所述GCT单元的断态特性等效电阻。