碳化硅雙極型晶體管的建模及特性研究.pdf

1、碳化硅(SiC)功率器件展現(xiàn)出比硅(Si)器件更好的特性，應用在各種電力電子電路中。SiC雙極型晶體管(BJT，BipolarJunctionTransistor)是一種非常有前景的高壓功率開關器件，特別是在高溫情況。與硅基BJT相比，其不受二次擊穿問題的限制;與硅基IGBT和GTO等雙極型器件相比，其不需要大于結(jié)電壓的驅(qū)動來使器件導通電流;與其他兩種SiC功率開關器件（SiCJFET和SiCMOSFET）相比，其沒有絕對的柵氧問題，而

2、且具有更低的導通電阻和更簡單的器件工藝流程。因此，通過建立一個SiCBJT模型，來測試器件在電力電子換流系統(tǒng)中的潛在應用性具有重要的意義。
　　本文基于BJT的工作原理出發(fā)，對SiCBJT建立電路級別模型（包括器件的靜態(tài)和動態(tài)特性）。在成熟的硅基BJT模型基礎上，建立SiCBJT的內(nèi)部等效電路?？紤]到BJT器件表面和空間電荷區(qū)載流子的復合，基極電流中包含兩個外加的電流部分。器件動態(tài)特性通過結(jié)電容的模型體現(xiàn)，一般情況下，基極-發(fā)射極

3、結(jié)和基極-集電極結(jié)不發(fā)生很大的正偏，擴散電容不起主要作用，電容模型是基于勢壘電容來建模的。模型的參數(shù)值從器件實驗測量曲線中擬合抽取，其中隨溫度變化的參數(shù)，要在不同溫度下分別抽取。最后，將模型和參數(shù)值輸入到電路仿真軟件（例如Saber）中，建立SiCBJT模型。在仿真軟件中測試器件的動靜態(tài)特性，并與實測的不同溫度和不同電壓等級下的器件特性進行對比來驗證建模結(jié)果。
　　本文提出的SiCBJT模型，相比傳統(tǒng)的Gummel-Poon模型，