宽禁带 资料完成了较当时硅基技能的腾跃。 它们的大带隙导致较高的介电击穿，然后下降了导通电阻(RSP)。 更高的电子饱满速度支撑高频规划和作业，下降的漏电流和更好的导热性有助于高温下的作业。
安森美半导体供给环绕宽禁带计划的绝无仅有的生态体系，包含从旨在进步强固性和速度的碳化硅(SiC)二极管、SiC MOSFET到 SiC MOSFET的高端IC门极驱动器。 除了硬件以外，咱们还供给spice物理模型，协助规划人员在仿真中完成其运用功能，缩短贵重的测验周期。
咱们的猜测性离散建模可以进行体系级仿真，其间可以针对体系级功能指标（例如功率）进行优化，而不局限于优化元器材级功能指标，例如RDS（on）。 此外，规划人员可以放心肠模仿数据表中未包含的作业条件，例如开关运用的改变温度、总线电压、负载电流和输入门极电阻。
为满意这些需求，模型有必要是根据物理规则的、直观的、可猜测的，最重要的是准确的。
在IC职业中，追溯到几十年前，选用SPICE模型的支撑CAD规划的环境关于IC规划人员准确猜测电路功能至关重要。 经过初次正确规划缩短出产周期。 迄今为止，由于缺少牢靠的SPICE模型，电力电子CAD环境远远落后于IC职业。 电力电子器材模型根据简略的子电路和杂乱的非物理行为模型。仿真终究不牢靠。
图1
简略的子电路过于根底简略，不足以充分利用一切器材功能。 在图1中，咱们显现了一个CRSS图，将典型的简略模型（蓝色）与更先进的物理模型（绿色）和丈量数据（赤色）进行了比较。 明显，您可以看到简略模型无法捕获非线性电容效应，终究导致不准确的动态开关仿真。
众所周知，更准确、更杂乱的行为模型会导致收敛问题。 此外，此类模型一般以专有的仿真器行为言语（例如MAST™）编写，因而无法跨多个仿真器渠道。
一般，电力电子模型既不是根据工艺技能和布局的，也不具有芯片平面布局的可扩展性。
图2
咱们以物理可扩展模型开发了一个适用于整个技能渠道的模型。 这就是说，它不是包含经历拟合参数的单个模型的库，终究曲线合适一切产品。只需输入给定产品的芯片平面布局参数，经过芯片扩展，咱们就可以使技能迅速发展。
鄙人一级水平，模型中根据物理学的工艺依赖性使咱们可以猜测新的虚拟技能改变带来的影响。 明显，前期规划有助于从运用视点带动技能要求，并加速产品上市时刻。 一方面，工艺和器材规划工程师运用约束的元器材仿真，也称为TCAD。 另一方面，运用和体系级规划人员运用根据SPICE的仿真环境。 根据工艺参数的spice模型有助于这两方面的交融。
现在，咱们介绍一下碳化硅功率MOSFET模型的部分特性。
图3
图2显现了典型的碳化硅MOSFET横截面，图3显现了子电路模型的简化版别。
现在介绍该模型的一些元素。 首要，咱们谈谈要害通道区域。 在这里，咱们运用闻名的伯克利BSIM 3v3模型。 咱们都尽可能地不做重复作业。 在这种情况下，咱们测验建模MOSFET通道，该通道十分合适用BSIM模型进行。 该模型是根据物理的，经过亚阈值、弱反演和强反演来准确捕获转化。 此外，它具有超卓的速度和收敛性，可以广泛用于多个仿真渠道。
接下来，咱们需求掩盖由EPI区域的多晶硅堆叠构成的门极至漏极临界电容CGD。 该电容本质上是高度非线性的金属氧化物半导体（MOS）电容器。 该电容器的耗尽区由掺杂剖面、P阱dpw之间的间隔以及外延层的厚度等工艺参数杂乱的依赖性操控。SPICE行为办法施行一种根据物理的模型，并将一切这些影响考虑进去。
图4
如图4所示，从横截面开端，咱们想介绍芯片平面图可扩展性背面的一些概念和结构。灰色区域是有源区。 蓝色无源区与裸芯边际(die edges)、门极焊盘和门极通道(gate runners)相关。 根据物理几许的衍生确认了无源区和有源区之间的散布，这是完成可扩展性所需的。 咱们十分重视在有源和无源区之间的鸿沟区域中构成的寄生电容。 一旦开端疏忽布局中的寄生电容，你什么时候才会中止这种过错呢？ 一切被疏忽的电容终究累积起来成为一个费事。 在这种情况下，就无法完成扩展。 而咱们的理念是不疏忽任何电容器。
碳化硅MOSFET支撑十分快的dV / dt，大约每纳秒50至100伏，而dI / dts大约每纳秒3至6安培。器材固有的门极电阻很重要，可以用来抗电磁干扰(EMI)。 图4右边的规划具有较少的门极通道，因而RG较高， 很好地约束了振铃。 图4左面的规划有许多门极通道，因而RG较低。 左面的规划适用于快速开关，但每个区域的RDSon也较高，由于门极通道会在有源区腐蚀掉。
图5
现在，咱们要谈谈模型验证。 咱们首要在左边的图5中显现输出电流-电压特性。该模型准确猜测整个偏置规模，包含高门极处的漂移区和漏极误差。右图中的准确导通仿真突出了模型的接连性，这关于强固的收敛功能很重要。 除了线性以外，咱们常常检查对数刻度，以发现躲藏的不准确和不接连。
图6
在图6中，咱们显现了在宽温度规模内的当时电压、RDSon和阈值电压的成果。 SiC MOSFET器材具有安稳的温度功能，因而十分有吸引力。宽温度规模内的高精度建模使规划人员可以充分利用这种特性。
图7
前面咱们介绍了对杂乱器材电容的物理建模。 图7显现了成果。在左边，CRSS（或CGD）仿真盯梢数据在2个数量级以上的屡次改变，仅在对数刻度上可见。
图8
开关成果具有准确建模的固有电容和器材布局寄生效应，如图8所示，无需额定调整模型。 这种水平的保真度使运用规划人员有决心准确地仿真器材电路的相互影响，例如dV / dt、dI / dt、开关损耗和EMI。 门极驱动器和电源环路的相互作用可以被更进一步地研讨和优化。
对咱们来说，满意客户各种不同的仿真渠道要求十分重要。 因而，SPICE办法至关重要。 SPICE不局限于某个专用渠道或体系，咱们仅运用职业标准仿真软件中的最小公分母结构，然后防止依赖于仿真器的专有计划。
安森美半导体供给一系列先进的宽禁带器材和仿真环境。 完好的产品阵型构成一个生态体系，使客户可以充分利用新的、令人兴奋的宽禁带运用和体系。
