SiC MOSFET PSpice建模及應用.pdf

1、隨著第三代寬禁帶碳化硅半導體器件的深入研究和逐漸市場化，碳化硅(SiC)MOSFET的優(yōu)異性能也越來越受到人們的關注。為在PSpice仿真庫中提供能夠反映SiC MOSFET工作特性的仿真模型，為電力電子電路設計者提供仿真參考，本文重點研究了基于datasheet建立的SiC MOSFET PSpice模型。并針對具體型號的SiC MOSFET，建立了單管和半橋模塊的PSpice模型。同時，本文在原有SiC肖特基二極管的PSpice模型

2、基礎上補充了SiC肖特基二極管的反向I-V特性，建立了SiC肖特基二極管的PSpice變溫度模型。
　　本文首先介紹了SiC MOSFET建模的研究背景及其國內外研究現(xiàn)狀和基本的SiC MOSFET建模方法、建模流程。
　　接著，提出了基于Si MOSFET內核型(based Si MOSFET core type，BSMCT)SiC MOSFET PSpice模型。該模型運用PSpice中的LEVEL1 MOSFET模型與

3、外圍電阻描述SiC MOSFET的靜態(tài)特性。通過仿真探究了模型中的參數(shù)對SiC MOSFET靜態(tài)特性的影響，并提出了一種基于datasheet的模型參數(shù)提取和修正方法。為準確描述SiC MOSFET的動態(tài)特性，提出了一種可以量化模型參數(shù)對柵漏電容值影響的開關模型。針對1200V/33A SiC MOSFET單管CMF20120D給出了相應的模型參數(shù)，將模型的靜態(tài)特性仿真結果與datasheet進行了對比驗證。
　　隨后，提出了基于

4、電壓控制電流源型(voltage-controlled current source type，VCCST) SiC MOSFET PSpice模型。該模型直接運用電流表達式描述SiC MOSFET的靜態(tài)特性。針對SiC MOSFET的柵漏電容，提出了一種無開關模型，并進行了原理性仿真。文中分別針對1200V/33A SiC MOSFET單管CMF20120D和1200V/300A SiC MOSFET半橋模塊CAS300M12BM2給

5、出了相應的模型參數(shù)，并將單管和半橋模塊模型的靜態(tài)特性仿真結果與datasheet進行了對比驗證。
　　SiC二極管是最早商業(yè)化的SiC器件，本論文基于已有的SiC肖特基二極管模型補充了其反向I-V特性。對新型600V/4A SiC肖特基二極管型號C3D02060A和650V/50A SiC肖特基二極管C5D50065D建立了其PSpice模型，給出了相應的模型參數(shù)，并將模型的靜態(tài)特性仿真結果與datasheet進行了對比驗證。