飞兆半导体的超结MOSFET和IGBT SPICE模型解读

如果有足够的时间，大多数工程师都有正确的意图。作为工程师，您想多久了解一次电路应用中每个部分的行为？是的-检查。半导体公司的模型通常能真正代表电路应用条件下的器件吗？嗯...不确定。即使有正确的意图，仍然存在差距，无法完全而快速地了解供应商提供的仿真模型是否在给定的应用空间中准确地代表了设备。

与竞争模型不同，飞兆半导体的超结MOSFET和IGBT SPICE模型基于适用于整个技术平台的一个物理可扩展模型，而不是针对每种器件尺寸和型号的独立离散模型的库。这些模型直接跟踪布局和工艺技术参数（图1）。可扩展的参数允许使用CAD电路设计工具进行设计优化。通常，对于给定应用的最佳设备可能不存在于固定的，离散的设备尺寸或额定值库中。因此，设计人员经常被困在次优设备上。图2显示了一种模型跟踪超结MOSFET中挑战性的定标CRSS特性和IGBT中的传输特性的能力。

历史上，SPICE级别的功率MOSFET模型一直基于简单的离散子电路或行为模型。简单的子电路模型通常过于基础，无法充分捕获所有器件性能，例如IV（电流与电压），CV（电容与电压），瞬态和热行为，并且不包含与器件结构和工艺参数的任何关系。电热行为模型提高了准确性，但是该模型与物理设备结构和过程参数之间的关系并不明显。另外，已知这种行为模型遭受速度和收敛性问题的困扰。这是一个关键点，设计人员不希望将模型仅仅扔到无法收敛或由于某些数字溢出误差而导致仿真立即失败的墙壁上。

飞兆半导体的新HV SPICE模型不仅限于匹配的数据表。进行广泛的器件和电路级表征以确保模型的准确性。例如，行业标准的双脉冲测试电路用于验证模型的精度，如图3所示。模型的电热精度通过实际电路工作条件下的器件操作（图4）来验证，而不仅仅是数据表。冷却曲线。具有启用电热符号的完整电热仿真功能（图5）允许进行系统级电热优化。

现在，新开发的基于物理的，可扩展的SPICE模型封装了工艺技术，处于设计周期的最前沿。设计人员可以通过SPICE模型在设备制造之前模拟产品性能，从而减少设计和制造周期，从而降低成本并加快产品上市时间。SPICE模型可与新的HV技术开发同时使用，从而实现虚拟产品原型设计。在一项成熟的技术中，设计人员可以扩展到不存在的设备尺寸，以通过这些新开发的SPICE模型来优化性能。

编辑：hfy