碳化硅(SiC)是第三代半導(dǎo)體材料之一,具有禁帶寬、臨界雪崩擊穿電場(chǎng)強(qiáng)、熱導(dǎo)率高、載流子漂移速率高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此,使用SiC制作的功率半導(dǎo)體器件具有優(yōu)越的性能并已引起廣泛關(guān)注。其中,SiC晶閘管以耐壓高、通流能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)引起科研人員的關(guān)注。隨著對(duì)SiC晶閘管研究的不斷深入,建立精確的SiC晶閘管器件模型已成為亟侍解決的問題之一。本文針對(duì)GeneSiC公司生產(chǎn)的6500V/40A SiC晶閘管為研究對(duì)象,采用器件模擬軟件和電路仿真軟件相結(jié)合的方法,開展SiC晶閘管Pspice等效電路模型的研究。主要的研究工作和結(jié)果如下:1.探索了構(gòu)建SiC晶閘管的2T-3R-3C等效電路模型可行性。在分析SiC晶閘管的工作原理的基礎(chǔ)上,依據(jù)SiC材料的特性及其晶閘管內(nèi)部載流子輸運(yùn)機(jī)制,考慮常溫下雜質(zhì)不完全電離等特有的效應(yīng),論證了SiC晶閘管等效電路模型建立的可行性。2.采用復(fù)合建模思路結(jié)合變溫參數(shù)建模法,建立了基于Pspice的6500V/40A SiC晶閘管的等效電路。在對(duì)SiC pnpn晶閘管的器件靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行器件模擬的基礎(chǔ)上,分別提取SiC晶閘管的頂部pnnp晶體管和底部npn晶體管的主要參數(shù),用以等效電路建模。器件的靜態(tài)特性通過電阻模型和晶體管模型來體現(xiàn),器件的動(dòng)態(tài)特性通過結(jié)電容的模型體現(xiàn)。3.對(duì)比研究了SiC晶閘管2T-3R-3C等效電路仿真模型的準(zhǔn)確性。為了進(jìn)一步驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性,將SiC晶閘管等效電路不同溫度下的動(dòng)、靜態(tài)特性仿真結(jié)果與產(chǎn)品的數(shù)據(jù)手冊(cè)中的特性對(duì)比,結(jié)果顯示,靜態(tài)仿真結(jié)果和動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果平均誤差均控制在15%以內(nèi),驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN34
【部分圖文】：

SiC晶閘管結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1-2 SiC 功率器件的應(yīng)用范圍Fig.1-2 Application range of SiC power devices應(yīng)用設(shè)計(jì)工程師來說，非常精確的器件電路模

圖 1-3 Cree 公司 SiC 晶閘管管芯發(fā)展歷程[8]Fig.1-3 Cree's SiC thyristors die development history[8]在 2006 年研制出一個(gè) 4mm×4mm 的 SiC 晶閘管[7]，將六個(gè)完75℃、100℃、125℃與 150℃的環(huán)境下，分別改變開通脈寬大小

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本文編號(hào)：2810790