一种碳化硅肖特基二极管C5D50065D的仿真模型制造技术

本发明专利技术公开了一种碳化硅肖特基二极管C5D50065D的仿真模型，包括相互串联的第一压控电流源和温控电阻；与第一压控电流源和温控电阻并联的第二压控电流源，其中，第一压控电流源用于模拟碳化硅肖特基二极管的正向特性和反向特性，温控电阻用于模拟碳化硅肖特基二极管的漂移区电阻，第二压控电流源用于模拟碳化硅肖特基二极管的结电容；为第一压控电流源、温控电阻和第二压控电流源进行建模的建模模块。本发明专利技术具有如下优点：不需要建模者具有深入的器件半导体知识和专业的器件测试条件，为碳化硅肖特基二极管C5D50065D的建模提供了一种新的思路，能够广泛应用于含有碳化硅肖特基二极管C5D50065D的电力电子电路仿真。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种仿真模型，具体涉及一种碳化硅肖特基二极管C5D50065D的仿真模型。
技术介绍
随着碳化硅功率器件的不断研究和发展，不同功率等级的碳化硅肖特基二极管逐渐市场化。碳化硅肖特基二极管具有开关速度快、反向电压值大、耐受温度高的优点，在电力电子应用中占据着重要的地位。由于目前碳化硅肖特基二极管的仿真模型与器件市场化的不同步，使得基于碳化硅肖特基二极管的电路仿真缺失，为碳化硅肖特基二极管的进一步应用与推广造成了困难。因此，需要建立准确的碳化硅肖特基二极管仿真模型，从而精确地评估碳化硅肖特基二极管在不同应用条件下的工作特性，为电力电子相关设计者提供参考和依据。目前，现有的碳化硅肖特基二极管模型主要是依据其内部物理机理建立的，存在一些未知的物理参数。然而，通常，需要应用碳化硅肖特基二极管仿真模型的电力电子电路设计者，缺乏对碳化硅肖特基二极管物理结构的深入了解，同时，缺少测试碳化硅肖特基二极管物理参数的专业仪器。2014年，cree公司新推出了650V，50A的碳化硅肖特基二极管C5D50065D，非常适用于应用在车载充电器，航空航天以及军用电源中。然而，cree公司并没有推出碳化硅肖特基二极管C5D50065D的仿真模型，阻碍了C5D50065D的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种碳化硅肖特基二极管C5D50065D的仿真模型。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面的实施例公开了一种碳化硅肖特基二极管C5D50065D的仿真模型，包括：第一压控电流源，所述第一压控电流源串接在第一节点和第二节点之间，所述第一压控电流源用于模拟碳化硅肖特基二极管的正向特性和反向特性；温控电阻，所述温控电阻串联在所述第一压控电流源与所述第二节点串联的电路上，所述温控电阻用于模拟碳化硅肖特基二极管的漂移区电阻；第二压控电流源，所述第二压控电流源的一端与所述第一节点连接，所述第二压控电流源的另一端与所述第二节点连接，所述第二压控电流源用于模拟碳化硅肖特基二极管的结电容；以及建模模块，所述建模模块用于根据所述碳化硅肖特基二极管的正向特性曲线，电容与反向电压曲线提取出的饱和电流、所述碳化硅肖特基二极管的面积、金属与N-半导体之间的势垒高度和肖特基势垒两端的电压以及根据所述碳化硅肖特基二极管的反向特性曲线提取出的拟合参数为所述第一压控电流源进行建模；所述建模模块还用于根据所述碳化硅肖特基二极管的正向特性曲线，电容与反向电压曲线提取出的漂移区载流子浓度、漂移区厚度和变温度电子迁移率、所述碳化硅肖特基二极管的面积为所述温控电阻建模；所述建模模块还用于根据所述碳化硅肖特基二极管的正向特性曲线，电容与反向电压曲线提取出的漂移区载流子浓度、所述碳化硅肖特基二极管的面积、所述碳化硅肖特基二极管的反向电压和所述金属与N-半导体之间的势垒高度对所述第二压控电流源进行建模。根据本专利技术实施例的一种碳化硅肖特基二极管C5D50065D的仿真模型，不需要建模者具有深入的器件半导体知识和专业的器件测试条件，为碳化硅肖特基二极管C5D50065D的建模提供了一种新的思路，能够广泛应用于含有碳化硅肖特基二极管C5D50065D的电力电子电路仿真。另外，根据本专利技术上述实施例的一种碳化硅肖特基二极管C5D50065D的仿真模型，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述第一压控电流源的模型表达式为：其中，GD表示所述第一压控电流源，VD为肖特基势垒两端的电压，VAK为所述第一节点与所述第二节点之间的电势差，A为所述碳化硅肖特基二极管的面积，A*为理查森常数，表示金属与N-半导体之间的势垒高度，T表示绝对温度，q表示电子电荷，k表示玻尔兹曼常数，n表示理想因子，VKA为所述第二节点与所述第一节点之间的电势差，P1、P2、P3、P4、P5、P6均表示拟合参数。进一步地，所述温控电阻的模型表达式为：RD=LDqAμD(T)ND]]>其中，RD表示所述温控电阻的电阻值，LD表示漂移区厚度，ND表示漂移区载流子浓度，μD(T)表示变温度电子迁移率，A表示所述碳化硅肖特基二极管的面积。进一步地，所述第二压控电流源的模型表达式为：其中，GC表示所述第二压控电流源，ε0表示真空介电常数，εr表示碳化硅的相对介电常数，ND表示漂移区载流子浓度，表示金属与N-半导体之间的势垒高度，VR表示所述碳化硅肖特基二极管承受反向电压，A表示所述碳化硅肖特基二极管的面积。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术一个实施例的碳化硅肖特基二极管仿真模型电路的示意图；图2是本专利技术一个实施例的C5D50065D正向特性曲线示意图；图3是本专利技术一个实施例的C5D50065D典型电容与反向电压曲线示意图；图4是本专利技术一个实施例的C5D50065D反向特性曲线示意图；图5是本专利技术一个实施例的C5D50065D仿真与datasheet正向特性对比示意图；图6是本专利技术一个实施例的C5D50065D仿真与datasheet反向特性对比示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅肖特基二极管C5D50065D的仿真模型，其特征在于，包括：第一压控电流源，所述第一压控电流源串接在第一节点和第二节点之间，所述第一压控电流源用于模拟碳化硅肖特基二极管的正向特性和反向特性；温控电阻，所述温控电阻串联在所述第一压控电流源与所述第二节点串联的电路上，所述温控电阻用于模拟碳化硅肖特基二极管的漂移区电阻；第二压控电流源，所述第二压控电流源的一端与所述第一节点连接，所述第二压控电流源的另一端与所述第二节点连接，所述第二压控电流源用于模拟碳化硅肖特基二极管的结电容；以及建模模块，所述建模模块用于根据所述碳化硅肖特基二极管的正向特性曲线，电容与反向电压曲线提取出的饱和电流、所述碳化硅肖特基二极管的面积、金属与N‑半导体之间的势垒高度和肖特基势垒两端的电压以及根据所述碳化硅肖特基二极管的反向特性曲线提取出的拟合参数为所述第一压控电流源进行建模；所述建模模块还用于根据所述碳化硅肖特基二极管的正向特性曲线，电容与反向电压曲线提取出的漂移区载流子浓度、漂移区厚度和变温度电子迁移率、所述碳化硅肖特基二极管的面积为所述温控电阻建模；所述建模模块还用于根据所述碳化硅肖特基二极管的正向特性曲线，电容与反向电压曲线提取出的漂移区载流子浓度、所述碳化硅肖特基二极管的面积、所述碳化硅肖特基二极管的反向电压、所述金属与N‑半导体之间的势垒高度对所述第二压控电流源进行建模。...

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅肖特基二极管C5D50065D的仿真模型，其特征在于，包
括：
第一压控电流源，所述第一压控电流源串接在第一节点和第二节点之间，
所述第一压控电流源用于模拟碳化硅肖特基二极管的正向特性和反向特性；
温控电阻，所述温控电阻串联在所述第一压控电流源与所述第二节点串联
的电路上，所述温控电阻用于模拟碳化硅肖特基二极管的漂移区电阻；
第二压控电流源，所述第二压控电流源的一端与所述第一节点连接，所述
第二压控电流源的另一端与所述第二节点连接，所述第二压控电流源用于模拟
碳化硅肖特基二极管的结电容；以及
建模模块，所述建模模块用于根据所述碳化硅肖特基二极管的正向特性曲
线，电容与反向电压曲线提取出的饱和电流、所述碳化硅肖特基二极管的面积、
金属与N-半导体之间的势垒高度和肖特基势垒两端的电压以及根据所述碳化
硅肖特基二极管的反向特性曲线提取出的拟合参数为所述第一压控电流源进
行建模；所述建模模块还用于根据所述碳化硅肖特基二极管的正向特性曲线，
电容与反向电压曲线提取出的漂移区载流子浓度、漂移区厚度和变温度电子迁
移率、所述碳化硅肖特基二极管的面积为所述温控电阻建模；所述建模模块还
用于根据所述碳化硅肖特基二极管的正向特性曲线，电容与反向电压曲线提取
出的漂移区载流子浓度、所述碳化硅肖特基二极管的面积、所述碳化硅肖特基
二极管的反向电压、...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵波，周哲，李虹，徐艳明，郑琼林，郭希铮，李艳，孙湖，郝瑞祥，游小杰，任西周，刘海军，赵鹏程，刘宗烨，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院，北京交通大学，国家电网公司，国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11