[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

摘要

本发明公开了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，包括以下步骤：步骤10）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）建立仿真程序内部集成模型的仿真电路；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40）得到实际集电极电压与修正集电极电压的修正系数；步骤50）仿真建立一次修正的实际导通特性；步骤60）建立实际栅极电压与修正栅极电压的对应关系；步骤70）得到实际栅极电压与修正栅极电压的修正系数；步骤80）仿真建立二次修正的实际输出特性。该方法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模型的电流特性精确度不高的问题。

主权项

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，其特征在于：该方法包括以下步骤：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，所述测试导通特性为绝缘栅双极型晶体管的栅极接固定电压，所加的这个固定电压大于器件的阈值电压，从低到高扫描集电极电压得到的一组集电极电压对应集电极电流的关系曲线，所述测试输出特性为绝缘栅双极型晶体管的栅极电压从低于阈值电压变化到高于阈值电压的过程中，在对应的每个栅极电压下，从低到高扫描集电极电压得到的一组集电极电压对应集电极电流的关系曲线，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，其中，V为参数VTO的单位，cm2/vs为参数KP的单位，Ω为参数RD及参数RS的单位，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，步骤40）按照步骤302）建立的实际集电极电压和修正集电极电压的对应关系，利用MATLAB仿真软件中的多项式拟合函数polyfit，输入3个参数，分别为实际集电极电压、修正集电极电压、阶数3，运算得到4个修正集电极电压系数，步骤50）仿真建立一次修正的绝缘栅双极型晶体管的实际导通特性，步骤501）利用注重集成电路仿真程序PSPICE内部集成的电压控制电压源，这个电压控制电压源记为第一电压控制电压源，将集电极所接直流电源从绝缘栅双极型晶体管模型的集电极上撤下，并将撤下的集电极所接直流电源的输出端接至第一电压控制电压源的正极输入端和第一电压控制电压源的负极输出端，再将第一电压控制电压源的正极输出端接至绝缘栅双极型晶体管模型的集电极，得到一次修正的绝缘栅双极型晶体管模型的仿真电路，步骤502）在注重集成电路仿真程序PSPICE中，打开第一电压控制电压源的属性，在系数一栏填入步骤40）得到的4个修正集电极电压系数，仿真得到一次修正的绝缘栅双极型晶体管的实际导通特性，步骤60）建立实际栅极电压与修正栅极电压的对应关系，步骤601）针对步骤10）所述的测试输出特性，依次找到各栅极电压下对应的器件测试饱和电流，步骤602）根据步骤501）建立的一次修正的绝缘栅双极型晶体管模型的仿真电路，仿真得到绝缘栅双极型晶体管的实际转移特性，所述实际转移特性为绝缘栅双极型晶体管的集电极接固定的电压，从低到高扫描栅极电压得到的栅极电压对应集电极电流的关系曲线，步骤603）根据步骤601）查找得到的测试饱和电流，在步骤602）仿真得到的实际转移特性曲线中查找所述测试饱和电流所对应的一次栅极电压，用所述一次栅极电压减去所对应的实际栅极电压得到二次栅极电压，所述二次栅极电压 记做修正栅极电压，建立实际栅极电压与修正栅极电压之间的对应关系，步骤70）按照步骤603）建立的实际栅极电压和修正栅极电压的对应关系，利用MATLAB仿真软件中的多项式拟合函数polyfit，输入3个参数，分别为实际栅极电压、修正栅极电压、阶数3，运算得到4个修正栅极电压系数，步骤80）仿真建立二次修正的绝缘栅双极型晶体管的实际输出特性，步骤801）利用注重集成电路仿真程序PSPICE内部集成的电压控制电压源，这个电压控制电压源记为第二电压控制电压源，根据步骤501）得到的一次修正的绝缘栅双极型晶体管模型的仿真电路，将栅极所接直流电源从绝缘栅双极型晶体管模型的栅极上撤下，并将撤下的栅极所接直流电源的输出端接至第二电压控制电压源的正极输入端和第二电压控制电压源的负极输出端，再将第二电压控制电压源的正极输出端接至绝缘栅双极型晶体管模型的栅极，得到二次修正的绝缘栅双极型晶体管模型的仿真电路，步骤802）在注重集成电路仿真程序PSPICE中，打开第二电压控制电压源的属性，在系数一栏填入步骤70）得到的4个修正栅极电压系数，仿真得到二次修正后的绝缘栅双极型晶体管的实际输出特性。