200V SOI-LIGBT器件的SPICE模型研究與應(yīng)用.pdf

1、絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管(SOI-LIGBT)具有電流驅(qū)動能力強(qiáng)、開關(guān)速度快和功率損耗低等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于功率集成電路領(lǐng)域。精確的SOI-LIGBT器件SPICE模型是高性能功率集成電路設(shè)計的有力保障，目前已有多種IGBT器件模型發(fā)布，但模型代碼的不開源使其均不能直接且精確描述SOI-LIGBT器件的工作特性。因此，針對SOI-LIGBT器件的SPICE模型的研究對PDP驅(qū)動芯片以及其他功率集成電路的設(shè)計具有重要意義。

2、　　本文闡述并推導(dǎo)出一個基于物理機(jī)理的SOI-LIGBT器件的SPICE緊湊模型:(1)為描述器件的穩(wěn)態(tài)特性，文中使用BSIM3MOS管模型描述了SOI-LIGBT器件的MOS管部分;然后針對寄生PNP晶體管部分建立起一個改進(jìn)的漂移區(qū)邊界耗盡層寬度模型和載流子濃度分布模型，并依據(jù)雙極性擴(kuò)散方程對PNP晶體管的基區(qū)載流子電流進(jìn)行分析，提出一個基于基區(qū)電荷的電流模型。(2)為描述器件的瞬態(tài)特性，構(gòu)建了基于基區(qū)瞬態(tài)電荷的瞬態(tài)電流模型，并對器件

3、的端電容進(jìn)行了建模。(3)為描述溫度對器件電學(xué)特性的影響，還建立了器件的溫度特性和自熱效應(yīng)模型。最后，使用Verilog-A語言描述并實現(xiàn)了所建立的模型，并借助電路仿真器對模型代碼進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化。
　　基于器件實測數(shù)據(jù)、MEDICI仿真數(shù)據(jù)及等離子顯示器(PDP)驅(qū)動芯片輸出級電路的測試結(jié)果，本文對模型進(jìn)行了全面的驗證。驗證結(jié)果表明所建立的SOI-LIGBT器件的SPICE模型與傳統(tǒng)IGBT器件模型相比更加精確，模型的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)移特性