200V SOI-LIGBT SPICE宏模型的研究.pdf

1、絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管(SOI-LIGBT)具有耐壓高、驅(qū)動(dòng)電流能力強(qiáng)、開關(guān)速度快和功率損耗低等優(yōu)點(diǎn),已逐漸在功率集成電路中得到應(yīng)用。然而,功率集成電路設(shè)計(jì)缺乏準(zhǔn)確可靠的SOI-LIGBT器件模型,影響了功率集成電路的發(fā)展。本文以等離子顯示器(PDP)掃描驅(qū)動(dòng)芯片為應(yīng)用背景,研究并提出了200V SOI-LIGBT器件的SPICE宏模型。
　　 首先,介紹SOI-LIGBT器件的基本工作原理、器件特性和SOI-LIGB

2、T器件的基本等效電路。接著,以此為基礎(chǔ),比較不同的建模方法,針對SOI-LIGBT器件的靜態(tài)特性,建立了以BSIM3模型為核心,Gummel-Poon模型和壓控電阻為輔的等效電路宏模型,該壓控電阻模擬了漂移區(qū)中的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)。結(jié)合實(shí)際測量數(shù)據(jù),使用MBP軟件依次提取了BSIM3參數(shù)、Gummel-Poon參數(shù)、壓控電阻的參數(shù)和溫度參數(shù)。最后,針對SOI-LIGBT器件的開關(guān)特性,在靜態(tài)特性宏模型的基礎(chǔ)上,加入電容和PMOS管建立了SOI

3、-LIGBT器件開關(guān)特性等效電路宏模型,準(zhǔn)確描述了關(guān)斷尾電流現(xiàn)象,基于SOI-LIGBT器件仿真數(shù)據(jù)提取了開關(guān)特性參數(shù)。
　　 本文構(gòu)建的SPICE宏模型適用于溝道長度為3.5μm,直條溝道寬度為0μm～120μm,工作溫度在-40℃～125℃之間的跑道型SOI-LIGBT器件。通過與實(shí)測值的比較,靜態(tài)特性和開關(guān)特性的模型仿真誤差均在10％以內(nèi),且不存在任何收斂性和連續(xù)性問題。將該模型用于PDP高低壓轉(zhuǎn)換電路的仿真,驗(yàn)證了200