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1、功率 VDMOS(Vertical Conduction Double-Diffused Metal Oxide Semicondu ctor)(垂直雙擴(kuò)散場(chǎng)效應(yīng)晶體管)器件是功率電子的主流產(chǎn)品之一。憑借其輸入阻抗高、安全工作區(qū)寬、開關(guān)速度快和熱穩(wěn)定性好等很多特點(diǎn),VDMOS廣泛地應(yīng)用于開關(guān)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、節(jié)能燈和汽車電子部件等各種領(lǐng)域。我國(guó)在VDM OS器件研究方面已經(jīng)取得了不少進(jìn)展,但是還不夠成熟,而且我國(guó)很多VDMO S產(chǎn)品需要進(jìn)
2、口,于是,對(duì)功率VDMOS器件的特性探究及其模型建立和模型優(yōu)化存在著非常重要的意義。
論文選取士蘭微電子近期推出了新一代高壓MOSFET產(chǎn)品——S-RinTM系列高壓VDMOS,應(yīng)用于AC-DC功率電源,DC-DC轉(zhuǎn)換器以及PWM馬達(dá)驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域。本文簡(jiǎn)要介紹了VDMOS應(yīng)用和發(fā)展前景以及模型研究的意義,概述了模型相關(guān)理論,包括SPICE模型及其發(fā)展,還有MET模型的特點(diǎn)和主要考慮的器件物理機(jī)制,接著介紹器件測(cè)試系統(tǒng)和模型提取軟
3、件及較詳細(xì)全面的模型提取步驟,然后介紹功率VDMOS的結(jié)構(gòu)發(fā)展以及分析了其直流特性、熱溫度特性和動(dòng)態(tài)電容特性,最后對(duì)VDMOS進(jìn)行直流測(cè)試和動(dòng)態(tài)電容測(cè)試,包括輸出特性曲線、轉(zhuǎn)移特性曲線(I-V曲線)以及動(dòng)態(tài)電容曲線(C-V曲線),選擇模型提取軟件對(duì)VDMOS建模。過程中發(fā)現(xiàn)初始MET模型由于主要是面向橫向結(jié)構(gòu)MOSFET器件,所以無(wú)法很好地對(duì)VDMOS器件進(jìn)行表征。由此,在MET模型的基礎(chǔ)上,在VDMOS的漏極添加一個(gè)受柵極電壓跟漏極電
4、壓控制的電阻,很好地?cái)M合VDMOS測(cè)試數(shù)據(jù),提高模型精度,同時(shí)論文還在MET模型的VA(Verilog-A)模型文件中進(jìn)行一些改動(dòng),在Verilog-A代碼中修改原始方程,添加個(gè)別主要用于擬合線性區(qū)和飽和區(qū)的參數(shù),從而使得優(yōu)化后的MET模型仿真曲線與VDMOS實(shí)際IV特性相符。對(duì)于CV曲線擬合的解決辦法,論文主要是對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)分段函數(shù)的近似,然后把分段函數(shù)用子電路的形式表達(dá)出來(lái),最后通過Cadence仿真得到的CV曲線擬合度較高,
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