器件参数的测量方法技术

例如，器件参数的测量方法包括：在m个电阻值(其中m为3以上的整数)中切换所述开关元件的外部栅极电阻的同时，反复测量开关元件在其开关瞬态下的栅源电压(或栅极

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】器件参数的测量方法


[0001]本专利技术涉及一种器件参数的测量方法。

技术介绍

[0002]创建用于如SPICE(simulation program with integrated circuit emphasis，集成电路重点模拟程序)等计算机模拟的开关元件(例如，MOSFET[metal
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oxide
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semiconductor field
‑
effect transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管])的器件模型时，必须测量各种器件参数。
[0003]例如，在下面确定的专利文献1中可以找到与上述内容相关的已知技术的示例。
[0004]引文列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开第2017
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181178号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所解决的技术问题
[0008]对于基于宽带隙半导体的开关元件(比如SiC和GaN)(这种开关元件在在下文中称为WBG器件)，通常使用比基于硅的开关元件(这种开关元件在下文中称为Si器件)低的外部栅极电阻。例如，通常用于Si器件的是开启时为50～100Ω而在关断时为数百欧姆～1kΩ的外部栅极电阻。与之相比，不管是开启还是关断，通常用于WBG器件的是低至10Ω的外部栅极电阻。
[0009]另一方面，WBG器件具有小于Si器件的芯片面积，并且倾向于具有更高的内部栅极电阻(例如包括栅指的导体电阻分量)。例如，Si器件的内部栅极电阻约为1Ω，而具有同等导通电阻的WBG器件的内部栅极电阻约为10Ω。换言之，WBG器件的内部栅极电阻约为具有同等导通电阻的Si器件的10倍。
[0010]因此，在WBG器件中，外部栅极电阻和内部栅极电阻具有接近的值。因此，在创建WBG器件的器件模型时，为了实现高精度，有必要准确了解其内部栅极电阻的值。
[0011]所述内部栅极电阻通常通过测量预定的测量频率(例如，1MHz)下的阻抗并使用等效电路导出内部栅极电阻来测量。令人不便地，使用这种已知方法，根据如何设计测量频率和等效电路，所得到的结果有很大差异。
[0012]一方面，开关期间的栅极波形不能用单一频率表示，因而无法唯一地确定测量频率，从而难以准确测量内部栅极电阻。另一方面，随着WBG器件集成化的程度越来越高，栅指之间出现杂散电容，从而难以正确定义等效电路。
[0013]鉴于本专利技术人遇到的上述问题，本说明书中公开的本专利技术的目的在于，提供一种高精度的器件参数的测量方法。
[0014]解决问题的技术方案
[0015]根据本说明书中公开的一方面，提供一种器件参数的测量方法，包括：在m个电阻
值(其中m为3以上的整数)中切换所述开关元件的外部栅极电阻的同时，反复测量开关元件在其开关瞬态下的栅源电压(或栅极
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发射极电压)的步骤；以及在用Rgin和Vp分别表示所述开关元件的内部栅极电阻和坪电压(plateau voltage)，并将所述外部栅极电阻的m个电阻值和相应的所述栅源电压(或栅极
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发射极电压)的m个电压值分别用作Rg(k)和Vgs(k)(其中k＝1，2
…
m)的同时，通过进行方程Vgs(k)＝Rg(k)/(Rg(k)+Rgin)
×
Vp的拟合来导出所述开关元件的内部栅极电阻Rgin或坪电压Vp的步骤(第一配置)。
[0016]根据本说明书中公开的另一方面，提供一种器件参数的测量方法，包括：在m个电阻值(其中m为3以上的整数)中切换所述开关元件的外部栅极电阻的同时，反复测量开关元件在其开关瞬态下的栅源电压(或栅极
‑
发射极电压)的步骤；在用Rgin和Vp分别表示所述开关元件的内部栅极电阻和坪电压，并将所述外部栅极电阻的m个电阻值和相应的所述栅源电压(或栅极
‑
发射极电压)的m个电压值分别用作Rg(k)和Vgs(k)(其中k＝1，2
…
m)的同时，通过进行方程1/Vgs(k)＝(Rgin/Vp)
×
(1/Rg(k))+(1/Vp)的拟合来将1/Vgs(k)表示为1/Rg(k)的一次函数的步骤；从所述一次函数的截距导出所述坪电压的步骤；以及从所述一次函数的梯度和所导出的所述坪电压导出所述内部栅极电阻的步骤(第二配置)。
[0017]根据本说明书中公开的另一方面，提供一种器件参数的测量方法，包括：通过将开关元件的外部栅极电阻设置为第一设定值并测量所述开关元件在其开关瞬态下的栅源电压(或栅极
‑
发射极电压)来获得第一测量值的步骤；通过将所述开关元件的外部栅极电阻设置为不同于所述第一设定值的第二设定值并测量所述开关元件在其所述开关瞬态下的所述栅源电压(或栅极
‑
发射极电压)来获得第二测量值的步骤；以及在用Rgin和Vp分别表示所述开关元件的内部栅极电阻和坪电压，用Rg1和Rg2分别表示所述外部栅极电阻的所述第一设定值和所述第二设定值，用Vgs1和Vgs2分别表示所述栅源电压(或栅极
‑
发射极电压)的所述第一测量值和所述第二测量值的同时，通过求解方程Rgin＝(Vgs1
‑
Vgs2)
×
Rg1
×
Rg2/(Rg1
×
Vgs2
‑
Rg2
×
Vgs1)或方程Vp＝(Rg1
‑
Rg2)
×
Vgs1
×
Vgs2/(Rg1
×
Vgs2
‑
Rg2
×
Vgs1)来导出所述内部栅极电阻或所述坪电压的步骤(第三配置)。
[0018]根据本说明书中公开的另一方面，提供一种器件参数的测量方法，包括：导出开关元件的坪电压的步骤；设置所述开关元件的外部栅极电阻的步骤；测量所述开关元件在其开关瞬态下的栅源电压(或栅极
‑
发射极电压)的步骤；以及在用Rgin、Rg、Vgs以及Vp分别表示内部栅极电阻、所述外部栅极电阻、所述栅源电压(或栅极
‑
发射极电压)以及所述坪电压的同时，通过求解方程Rgin＝Rg
×
(Vp
‑
Vgs)/Vgs来导出所述内部栅极电阻的步骤(第四配置)。
[0019]在根据上述第一至第四配置中任一配置所述的测量方法中，所述开关瞬态可以是在所述开关元件关断时漏源电压处于变化中的状态(第五配置)。
[0020]在根据上述第一至第五配置中的任一配置所述的测量方法中，所述方法的测量对象可以是具有栅极端子、漏极端子(或集电极端子)、第一源极端子(或第一发射极端子)以及第二源极端子(或第二发射极端子)的开关元件(第六配置)。
[0021]在根据上述第一至第五配置中任一配置所述的测量方法中，所述方法的测量对象可以是具有栅极端子、漏极端子(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种器件参数的测量方法，所述方法包括：在m个电阻值(其中m为3以上的整数)中切换开关元件的外部栅极电阻的同时，反复测量所述开关元件在其开关瞬态下的栅源电压(或栅极
‑
发射极电压)的步骤；以及在用Rgin和Vp分别表示所述开关元件的内部栅极电阻和坪电压，并将所述外部栅极电阻的m个电阻值和相应的所述栅源电压(或栅极
‑
发射极电压)的m个电压值分别用作Rg(k)和Vgs(k)(其中k＝1，2
…
m)的同时，通过进行方程Vgs(k)＝Rg(k)/(Rg(k)+Rgin)
×
Vp的拟合来导出所述开关元件的内部栅极电阻Rgin或坪电压Vp的步骤。2.一种器件参数的测量方法，所述方法包括：在m个电阻值(其中m为3以上的整数)中切换开关元件的外部栅极电阻的同时，反复测量所述开关元件在其开关瞬态下的栅源电压(或栅极
‑
发射极电压)的步骤；在用Rgin和Vp分别表示所述开关元件的内部栅极电阻和坪电压，并将所述外部栅极电阻的m个电阻值和相应的所述栅源电压(或栅极
‑
发射极电压)的m个电压值分别用作Rg(k)和Vgs(k)(其中k＝1，2
…
m)的同时，通过进行方程1/Vgs(k)＝(Rgin/Vp)
×
(1/Rg(k))+(1/Vp)的拟合来将1/Vgs(k)表示为1/Rg(k)的一次函数的步骤；从所述一次函数的截距导出所述坪电压的步骤；以及从所述一次函数的梯度和所导出的所述坪电压导出所述内部栅极电阻的步骤。3.一种器件参数的测量方法，所述方法包括：通过将开关元件的外部栅极电阻设置为第一设定值并测量所述开关元件在其开关瞬态下的栅源电压(或栅极
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发射极电压)来获得第一测量值的步骤；通过将所述开关元件的外部栅极电阻设置为不同于所述第一设定值的第二设定值并测量所述开关元件在其所述开关瞬态下的所述栅源电压(或栅极
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发射极电压)来获得第二测量值的步骤；以及在用Rgin和Vp分别表示所述开关元件的内部栅极电阻和坪电压，用Rg1和Rg2分别表示所述外部栅极电阻的所述第一设定值和所述第二设定值，用Vgs1和Vgs2分别表示所述栅源电压(或栅极
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发射极电压)的所述第一测...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳达也，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：