N-канал IGBT

Биполярный транзистор изолированного затвора N-канала

Библиотека

Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters

Описание

Блок N-Channel IGBT моделирует Биполярный транзистор изолированного затвора (IGBT). Блок обеспечивает два основных варианта моделирования, доступные путем щелчка правой кнопкой по блоку по блок-схеме и затем выбора подходящего варианта из контекстного меню, под Simscape> Block choices:

Full I-V and capacitance characteristics — Этот вариант является подробной моделью компонента, подходящей для симуляции подробных характеристик переключения и предсказания потерь компонента. Этот вариант, в свою очередь, обеспечивает два способа смоделировать IGBT:
- Как эквивалентная схема на основе биполярного транзистора PnP и N-channel MOSFET. Для получения дополнительной информации об использовании этой модели смотрите Представление Эквивалентной схемой, Подстраивая Характеристики Текущего Напряжения, и Моделируя Температурную Зависимость.
- 2D приближением интерполяционной таблицы к I-V (текущее напряжение) кривая. Для получения дополнительной информации смотрите Представление 2D Интерполяционной таблицей.
- 3-D приближением интерполяционной таблицы к I-V кривая (текущего напряжения), которая включает температурные данные. Для получения дополнительной информации смотрите Представление 3-D Интерполяционной таблицей.
Емкость перехода логического элемента в подробной модели представлена как фиксированная емкость эмиттера логического элемента _CGE и или фиксированное или нелинейная емкость коллектора логического элемента _GC C. Для получения дополнительной информации см. Модель Заряда.
Simplified I-V characteristics and event-based timing — Этот различные модели IGBT проще при помощи только данных I-V на состоянии, соответствующих напряжению затвора, используется в вашей схеме. Переключение между состояниями достигается путем линейного сползания эмиттерного коллектором напряжения. Эта упрощенная модель подходит, когда аппроксимированные динамические характеристики достаточны, и скорость симуляции первостепенной важности. Для получения дополнительной информации смотрите Основанный на событии Вариант IGBT.

Вместе с тепловыми вариантами порта (см. Тепловой Порт), блок поэтому предоставляет вам четыре варианта. Чтобы выбрать желаемый вариант, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели. Из контекстного меню выберите Simscape> Block choices, и затем одна из следующих опций:

Модель Full I-V and capacitance characteristics | No thermal port — Detailed, которая не моделирует эффекты выработанного тепла и температуры устройства. Это значение по умолчанию.
Модель Full I-V and capacitance characteristics | Show thermal port — Detailed с представленным тепловым портом.
Simplified I-V characteristics and event-based timing| No thermal port — Упрощенная основанная на событии модель, которая также не моделирует эффекты выработанного тепла и температуры устройства.
Simplified I-V characteristics and event-based timing | Show thermal port — Упрощенная основанная на событии модель с представленным тепловым портом.

Представление эквивалентной схемой

Эквивалентная схема подробного варианта блока состоит из блока PNP Bipolar Transistor, управляемого блоком N-Channel MOSFET, как показано в следующей фигуре:

Источник MOSFET соединяется с коллектором биполярного транзистора, и дренаж MOSFET соединяется с основой биполярного транзистора. MOSFET использует уравнения, показанные на странице с описанием блока N-Channel MOSFET. Биполярный транзистор использует уравнения, показанные на странице с описанием блока PNP Bipolar Transistor, но со сложением содействующего параметра эмиссии N, который масштабирует kT/q.

Блок N-Channel IGBT использует на, и от характеристик вы задаете в диалоговом окне блока, чтобы оценить значения параметров для базового N-Channel MOSFET и биполярного транзистора PnP.

Блок использует от характеристик, чтобы вычислить основное эмиттерное напряжение, _Vbe и текущее насыщение, _IS.

Когда транзистор выключен, эмиттерное логическим элементом напряжение является нулем, и напряжение основного коллектора IGBT является большим, таким образом, основа PnP и уравнения тока коллектора упрощают до:

$\begin{array}{l} I_{b} = 0 = - I_{s} [\frac{1}{β_{F}} (e^{- q V_{b e} / (N k T)} - 1) - \frac{1}{β_{R}}] \\ I_{c} = - I_{s} [e^{- q V_{b e} / (N k T)} (1 + \frac{V_{b c}}{V_{A F}}) + \frac{1}{β_{R}}] \end{array}$

где N является значением параметров Emission coefficient, N, _VAF является прямым Ранним напряжением, и _Ic и _Ib заданы как положительное течение в коллектор и основу, соответственно. Смотрите страницу с описанием Биполярного транзистора PnP для определений остающихся переменных. Первое уравнение может быть решено для _Vbe.

Основной ток является нулем во вне условия, и следовательно _Ic = –_Ices, где _Ices является Нулевым током коллектора напряжения затвора. Напряжение основного коллектора, _Vbc, дано _Vbc = _Vces + _Vces, где _Vces является напряжением, при котором измеряется _Ices. Следовательно мы можем переписать второе уравнение можно следующим образом:

$I_{c e s} = I_{s} [e^{- q V_{b e} / (N k T)} (1 + \frac{V_{c e s} + V_{b e}}{V_{A F}}) + \frac{1}{β_{R}}]$

Блок устанавливает _βR и _βF к типичным значениям 1 и 50, таким образом, эти два уравнения могут использоваться, чтобы решить для _Vbe и _IS:

$\begin{array}{l} V_{b e} = \frac{- N k T}{q} журнал (1 + \frac{β_{F}}{β_{R}}) \\ I_{s} = \frac{I_{c}}{e^{- q V_{b e} / (N k T)} + \frac{1}{β_{R}}} \end{array}$

Примечание

Блок не требует точного значения для _βF, потому что это может настроить, MOSFET получают K, чтобы гарантировать, что полное усиление устройства правильно.

Параметры блоков Collector-emitter saturation voltage, Vce(sat) и Collector current at which Vce(sat) is defined используются, чтобы определить _Vbe(sat) путем решения следующего уравнения:

$I_{c e (s a t)} = I_{s} [e^{- q V_{b e (s a t)} / (N k T)} (1 + \frac{V_{c e (s a t)} + V_{b e (s a t)}}{V_{A F}}) + \frac{1}{β_{R}}]$

Учитывая это значение, блок вычисляет усиление MOSFET, K, с помощью следующего уравнения:

$I_{d s} = I_{b} = K [(V_{G E (s a t)} - V_{t h}) V_{d s} - \frac{V_{d s}^{2}}{2}]$

где _Vth является значением параметров Gate-emitter threshold voltage, Vge(th), и _VGE(sat) является значением параметров Gate-emitter voltage at which Vce(sat) is defined.

_Vds связан с транзисторными напряжениями как _Vds = _Vce – _Vbe. Блок заменяет этим отношением _Vds, устанавливает основное эмиттерное напряжение и основной ток к их влажным значениям, и перестраивает уравнение MOSFET, чтобы дать

$K = \frac{I_{b (s a t)}}{[(V_{G E (s a t)} - V_{t h}) (V_{b e (s a t)} + V_{c e (s a t)}) - \frac{{(V_{b e (s a t)} + V_{c e (s a t)})}^{2}}{2}]}$

где _Vce(sat) является значением параметров Collector-emitter saturation voltage, Vce(sat).

Эти вычисления гарантируют, что нулевому току коллектора напряжения затвора и эмиттерному коллектором напряжению насыщения точно соответствуют при этих двух заданных условиях. Однако графики текущего напряжения очень чувствительны к коэффициенту эмиссии N и точное значение _Vth. Если таблица данных производителя дает графики текущего напряжения для различных значений _VGE, то N и _Vth могут быть настроены вручную, чтобы улучшить соответствие.

Представление 2D интерполяционной таблицей

Для представления интерполяционной таблицы подробного варианта блока вы обеспечиваете сведенные в таблицу значения для тока коллектора как функция эмиттерного логическим элементом напряжения и эмиттерного коллектором напряжения. Основным преимуществом использования этой опции является скорость симуляции. Это также позволяет вам параметризовать устройство или от результатов измерений или от данных, полученных из другой среды симуляции. Чтобы сгенерировать ваши собственные данные из представления эквивалентной схемы, можно использовать тестовую обвязку, такой как показано в примере Характеристик IGBT.

Представление интерполяционной таблицы комбинирует все компоненты эквивалентной схемы (транзистор PnP, N-channel MOSFET, резистор коллектора и эмиттерный резистор) в одну эквивалентную интерполяционную таблицу. Поэтому, если вы используете эту опцию, вкладка Advanced не имеет никаких параметров.

Представление 3-D интерполяционной таблицей

Для температурно-зависимого представления интерполяционной таблицы подробного варианта блока вы обеспечиваете сведенные в таблицу значения для тока коллектора как функция эмиттерного логическим элементом напряжения, эмиттерного коллектором напряжения и температуры.

Если блок, тепловой порт не представлен, то параметр Device simulation temperature на вкладке Temperature Dependence позволяет вам задать температуру симуляции. Если блок имеет представленный тепловой порт, вкладка Temperature Dependence пуста, потому что температурная переменная T на тепловом порте устанавливает температуру симуляции устройства.

Модель заряда

Подробный вариант емкостей перехода моделей блока или фиксированными значениями емкости, или сведенными в таблицу значениями как функция эмиттерного коллектором напряжения. В любом случае можно или непосредственно задать значения эмиттерной логическим элементом и емкости коллекторного перехода логического элемента или позволить блоку вывести их от входа и инвертировать значения емкости передачи. Поэтому опции Parameterization для модели заряда на вкладке Junction Capacitance:

Specify fixed input, reverse transfer and output capacitance — Обеспечьте зафиксированные значения параметров от таблицы данных и позвольте блоку преобразовать вход и инвертируйте значения емкости передачи к значениям емкости перехода, как описано ниже. Это - метод по умолчанию.
Specify fixed gate-emitter, gate-collector and collector-emitter capacitance — Обеспечьте фиксированные значения для параметров емкости перехода непосредственно.
Specify tabulated input, reverse transfer and output capacitance — Обеспечьте сведенную в таблицу емкость и эмиттерные коллектором значения напряжения на основе графиков таблицы данных. Блок преобразовывает вход и противоположные значения емкости передачи к значениям емкости перехода, как описано ниже.
Specify tabulated gate-emitter, gate-collector and collector-emitter capacitance — Обеспечьте сведенные в таблицу значения для емкостей перехода и эмиттерного коллектором напряжения.

Используйте одну из сведенных в таблицу опций емкости (Specify tabulated input, reverse transfer and output capacitance или Specify tabulated gate-emitter, gate-collector and collector-emitter capacitance), когда таблица данных предоставит график емкостей перехода как функция эмиттерного коллектором напряжения. Используя сведенную в таблицу емкость значения дадут более точные динамические характеристики и избегают потребности к итеративно настройкам параметров, чтобы соответствовать динамике.

Если вы используете Specify fixed gate-emitter, gate-collector and collector-emitter capacitance или опцию Specify tabulated gate-emitter, gate-collector and collector-emitter capacitance, вкладка Junction Capacitance позволяет вам задать Gate-emitter junction capacitance, Gate-collector junction capacitance и значения параметров Collector-emitter junction capacitance (зафиксированный или сведенный в таблицу) непосредственно. В противном случае блок выводит их от Input capacitance, Cies, Reverse transfer capacitance, Cres и значений параметров Output capacitance, Coes. Эти два метода параметризации связаны можно следующим образом:

_CGC = Cres
_CGE = Cies – Cres
_CE C = Coes – Cres

Две фиксированных опции емкости (Specify fixed input, reverse transfer and output capacitance или Specify fixed gate-emitter, gate-collector and collector-emitter capacitance) позволяют вам, модель пропускает емкость перехода как фиксированную емкость эмиттера логического элемента _GE C и или фиксированное или нелинейная емкость коллектора логического элемента _GC C. Если вы выбираете опцию Gate-collector charge function is nonlinear для параметра Charge-voltage linearity, то отношение заряда коллектора логического элемента задано кусочной линейной функцией, показанной в следующей фигуре.

С этой нелинейной емкостью эмиттерные логическим элементом и эмиттерные коллектором профили напряжения принимают форму, показанную в следующей фигуре, где эмиттерное коллектором падение напряжения имеет две области (маркировал 2 и 3), и эмиттерное логическим элементом напряжение имеет две временных константы (до и после порогового напряжения V _th):

Можно определить конденсаторные значения для Cies, Cres и _вола C можно следующим образом, приняв, что логический элемент IGBT проезжается внешнее сопротивление R _G:

Установите Cies становиться правильным постоянный во времени для _GE V в области 1. Временная константа задана продуктом Cies и R _G. Также можно использовать значение таблицы данных для Cies.
Установите Cres, чтобы достигнуть правильного градиента _VCE в области 2. Градиент дан (_VGE – _Vth) / (Cres · R _G).
Установите _VCox на напряжение, при котором градиент _VCE изменяет минус пороговое напряжение V th.
Установите _Cox получать правильную длину Миллера и временную константу в области 4.

Поскольку базовая модель является упрощением фактического распределения заряда, некоторая итерация этих четырех шагов может потребоваться, чтобы получать лучшую полную подгонку к результатам измерений. Хвост тока коллектора, когда IGBT выключен, определяется параметром Total forward transit time.

Примечание

Поскольку эта реализация блока включает модель заряда, необходимо смоделировать импеданс схемы, управляющей логическим элементом, чтобы получить представительный поворот - на и выключить динамику. Поэтому, если вы упрощаете управляющую схему логического элемента путем представления его как управляемого источника напряжения, необходимо включать подходящий последовательный резистор между источником напряжения и логическим элементом.

Подстройка характеристик Текущего Напряжения

Для представления эквивалентной схемы подробной модели используйте параметры на вкладке Advanced, чтобы подстроить характеристики текущего напряжения смоделированного устройства. Чтобы использовать эти дополнительные параметры эффективно, вам будет нужна таблица данных производителя, которая предоставляет графики тока коллектора по сравнению с эмиттерным коллектором напряжением для различных значений эмиттерного логическим элементом напряжения. Параметры на вкладке Advanced имеют следующие эффекты:

Параметр Emission coefficient, N управляет формой кривых текущего напряжения вокруг источника.
Collector resistance, RC и параметры Emitter resistance, RE влияют на наклон кривой текущего напряжения в более высоких токах, и, когда полностью включено высоким эмиттерным логическим элементом напряжением.
Параметр Forward Early voltage, VAF влияет на форму кривых текущего напряжения для эмиттерных логическим элементом напряжений вокруг Gate-emitter threshold voltage, Vge(th).

Моделирование температурной зависимости

Для 2D представления интерполяционной таблицы электрические уравнения не зависят от температуры. Однако можно смоделировать температурную зависимость или использованием 3-D представления интерполяционной таблицы, или при помощи представления эквивалентной схемы подробной модели.

Для представления эквивалентной схемы температурная зависимость моделируется температурной зависимостью составляющих компонентов. Смотрите страницы с описанием блока N-Channel MOSFET и PNP Bipolar Transistor для получения дополнительной информации об уравнениях определения.

Некоторые таблицы данных не предоставляют информацию о нулевом токе коллектора напряжения затвора, Ices, при более высокой температуре измерения. В этом случае можно альтернативно задать энергетический кризис, EG, для устройства, с помощью типичного значения для полупроводникового типа. Для кремния энергетическим кризисом обычно является 1.11 eV.

Основанный на событии вариант IGBT

Эта реализация имеет намного более простые уравнения, чем это с полным I-V и характеристиками емкости. Используйте основанный на событии вариант, когда особое внимание анализа должно будет понять полное поведение схемы, а не проверять точную синхронизацию IGBT или характеристики потерь.

Устройство всегда находится в одном из следующих четырех состояний:

'off'
Включение
На
Выключение

В от состояния, отношения между током коллектора (i _c) и эмиттерным коллектором напряжением (_vce)

_ic = _Goff _vce

В на состоянии, отношении между током коллектора (_ic) и эмиттерным коллектором напряжением (_vce)

_vce = tablelookup (_ic)

При включении эмиттерное коллектором напряжение сползается вниз, чтобы обнулить по времени нарастания, устройство, перемещающееся в на состоянии, когда напряжение падает ниже сведенного в таблицу значения на состоянии. Так же при выключении, эмиттерное коллектором напряжение увеличено за (текущее) осеннее время к заданному значению запирающего напряжения.

Следующие данные показывают получившееся напряжение и текущие профили при управлении активной нагрузкой.

Тепловой порт

Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы представить тепловой порт, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели и выберите соответствующий вариант блока:

Для подробной модели выберите Simscape> Block choices> Full I-V and capacitance characteristics | Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и представляет параметры Thermal Port.
Для упрощенной основанной на событии модели выберите Simscape> Block choices> Simplified I-V characteristics and event-based timing | Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт H на значке блока, представляет параметры Thermal Port и дополнительные параметры Main. Чтобы моделировать термальные эффекты, необходимо обеспечить дополнительные сведенные в таблицу данные для поворота - на и выключить потери и задать эмиттерное коллектором напряжение на состоянии как функцию и текущего и температура.

Используйте тепловой порт, чтобы моделировать эффекты выработанного тепла и температуры устройства. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов и на параметрах Thermal Port, смотрите Термальные эффекты Симуляции в Полупроводниках.

Предположения и ограничения

Подробная модель основана на следующих предположениях:

Этот блок не позволяет вам задавать начальные условия на емкостях перехода. Если вы выбираете опцию Start simulation from steady state в Блоке Configuration Решателя, блок решает начальные напряжения, чтобы быть сопоставимым с расчетным устойчивым состоянием. В противном случае напряжения являются нулем в начале симуляции.
Вы, возможно, должны использовать ненулевые значения емкости перехода, чтобы предотвратить числовые проблемы симуляции, но симуляция может запуститься быстрее с этими обнуленными значениями.
Блок не составляет температурно-зависимые эффекты на емкости перехода.

Упрощенная, основанная на событии модель основана на следующих предположениях:

Когда вы будете использовать пару IGBTs в плече мостовой схемы, обычно схема диска логического элемента предотвратит устройство, включающее, пока соответствующее устройство не выключило, таким образом, реализовав минимальную мертвую зону. Если необходимо моделировать случай, где нет никакой минимальной мертвой зоны, и оба устройства на мгновение частично включены, используют подробный вариант модели IGBT (Full I-V and capacitance characteristics). Предположение, используемое основанным на событии вариантом, что эмиттерные коллектором напряжения могут сползаться между на и от состояний, не допустимо для таких случаев.
Минимальная ширина импульса применяется при включении или выключении; в точке, где напряжение коллектора логического элемента повышается выше порога, любые последующие изменения напряжения затвора проигнорированы какое-то время равные сумме задержки при включении и текущего времени нарастания. Так же в точке, где напряжение коллектора логического элемента падает ниже порога, любые последующие изменения напряжения затвора проигнорированы какое-то время равные сумме задержки при выключении и текущего осеннего времени. Эта опция обычно реализуется в схеме диска логического элемента.
Эта модель не составляет заряд. Следовательно нет никакого текущего хвоста при выключении индуктивной нагрузки.
Представительное моделирование текущего скачка во время поворота - на индуктивной нагрузки с существующим ранее вольным током требует настройки параметра Miller resistance.
Сведенный в таблицу поворот - на переключающейся потере использует предыдущий ток на состоянии, не текущее значение (который не известен, пока устройство не достигает финала на состоянии).
Из-за высокой образцовой жесткости, которая может явиться результатом упрощенных уравнений, можно получить минимальные предупреждения нарушения размера шага при использовании этого блока. Откройте панель Решателя диалогового окна Configuration Parameters и увеличьте значение параметров Number of consecutive min steps по мере необходимости, чтобы удалить эти предупреждения.

Порты

C: Электрический порт сохранения сопоставлен с терминалом эмиттера PnP

G: Электрический порт сохранения сопоставлен с выводом затвора IGBT
E: Электрический порт сохранения сопоставлен с терминалом коллектора PnP

Параметры

Основной (значение по умолчанию блокируют вариант),
Емкость перехода (значение по умолчанию блокируют вариант),
Усовершенствованный (значение по умолчанию блокируют вариант),
Температурная зависимость (значение по умолчанию блокируют вариант),
Основной (основанный на событии вариант блока)
Динамика (основанный на событии вариант блока)

Основной (значение по умолчанию блокируют вариант),

Эта настройка вкладки Main соответствует подробному варианту блока, который является значением по умолчанию. Если вы используете упрощенный, основанный на событии вариант блока, смотрите Основной (Основанный на событии Вариант Блока).

I-V characteristics defined by

Выберите представление IGBT:

Fundamental nonlinear equations — Используйте эквивалентную схему на основе биполярного транзистора PnP и N-channel MOSFET. Это значение по умолчанию.
Lookup table (2-D, temperature independent) — Используйте 2D поиск по таблице для тока коллектора как функция эмиттерного логическим элементом напряжения и эмиттерного коллектором напряжения.
Lookup table (3-D, temperature dependent) — Используйте 3-D поиск по таблице для тока коллектора как функция эмиттерного логическим элементом напряжения, эмиттерного коллектором напряжения и температуры.

Zero gate voltage collector current, Ices

Ток коллектора, который течет, когда эмиттерное логическим элементом напряжение обнуляется, и большое эмиттерное коллектором напряжение, применяется, то есть, устройство находится в несостояния. Значение большого эмиттерного коллектором напряжения задано параметром Voltage at which Ices is defined. Значение по умолчанию является мА 2. Этот параметр видим только, когда вы выбираете Fundamental nonlinear equations для параметра I-V characteristics defined by.

Voltage at which Ices is defined

Напряжение, используемое при измерении Zero gate voltage collector current, Ices. Значением по умолчанию является 600 V. Этот параметр видим только, когда вы выбираете Fundamental nonlinear equations для параметра I-V characteristics defined by.

Gate-emitter threshold voltage, Vge(th)

Пороговое напряжение используется в уравнениях MOSFET. Значением по умолчанию является 6 V. Этот параметр видим только, когда вы выбираете Fundamental nonlinear equations для параметра I-V characteristics defined by.

Collector-emitter saturation voltage, Vce(sat)

Эмиттерное коллектором напряжение для типичного на состоянии, как задано производителем. Значением по умолчанию является 2.8 V. Этот параметр видим только, когда вы выбираете Fundamental nonlinear equations для параметра I-V characteristics defined by.

Collector current at which Vce(sat) is defined

Эмиттерный коллектором ток, когда эмиттерным логическим элементом напряжением является V _{GE (находился)}, и эмиттерным коллектором напряжением является V _{ce (находился)}. Значением по умолчанию является 400 A. Этот параметр видим только, когда вы выбираете Fundamental nonlinear equations для параметра I-V characteristics defined by.

Gate-emitter voltage at which Vce(sat) is defined

Напряжение затвора, используемое при измерении V _{ce, (находилось)}, и I _{ce (находился)}. Значением по умолчанию является 10 V. Этот параметр видим только, когда вы выбираете Fundamental nonlinear equations для параметра I-V characteristics defined by.

Measurement temperature

Температура, для которой параметры заключаются (T_{m1) в кавычки}. Значением по умолчанию является 25 °C. Этот параметр видим только, когда вы выбираете Fundamental nonlinear equations для параметра I-V characteristics defined by.

Vector of gate-emitter voltages, Vge

Вектор эмиттерных логическим элементом напряжений, чтобы использоваться для поиска по таблице. Векторные значения должны строго увеличиваться. Значения могут быть неоднородно расположены с интервалами. Значениями по умолчанию, в V, является [-2 6 7 8 10 12 15 20]. Этот параметр видим только, когда вы выбираете Lookup table (2-D, temperature independent) или Lookup table (3-D, temperature dependent) для параметра I-V characteristics defined by.

Vector of collector-emitter voltages, Vce

Вектор эмиттерных коллектором напряжений, чтобы использоваться для поиска по таблице. Векторные значения должны строго увеличиваться. Значения могут быть неоднородно расположены с интервалами. Значениями по умолчанию, в V, является [-1 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4]. Этот параметр видим только, когда вы выбираете Lookup table (2-D, temperature independent) или Lookup table (3-D, temperature dependent) для параметра I-V characteristics defined by.

Vector of temperatures, T

Вектор температур, чтобы использоваться для поиска по таблице. Векторные значения должны строго увеличиваться. Значения могут быть неоднородно расположены с интервалами. Значениями по умолчанию, в degC, является [25 125]. Этот параметр видим только, когда вы выбираете Lookup table (3-D, temperature dependent) для параметра I-V characteristics defined by.

Tabulated collector currents, Ic=fcn(Vge,Vce)

Сведенные в таблицу значения для тока коллектора как функция эмиттерного логическим элементом напряжения и эмиттерного коллектором напряжения, чтобы использоваться для 2D поиска по таблице. Каждое значение в матрице задает ток коллектора для определенной комбинации эмиттерного логическим элементом напряжения и эмиттерного коллектором напряжения. Матричный размер должен совпадать с размерностями, заданными эмиттерным логическим элементом напряжением и эмиттерными коллектором векторами напряжения. Значения по умолчанию, в A:

[-1.015e-5 1.35e-8 4.7135e-4 5.092e-4 5.105e-4 5.1175e-4 5.1299e-4 5.1423e-4 5.1548e-4 5.1672e-4; 
 -9.9869e-6 1.35e-8 4.7135e-4 5.092e-4 5.105e-4 5.1175e-4 5.1299e-4 5.1423e-4 5.1548e-4 5.1672e-4; 
 -9.955e-6 1.35e-8 0.0065225 3.3324 48.154 93.661 105.52 105.72 105.93 106.14; 
 -9.955e-6 1.35e-8 0.0065235 3.5783 70.264 166.33 252.4 317.67 353.38 357.39; 
 -9.955e-6 1.35e-8 0.006524 3.7206 89.171 228.09 371.63 511.02 642.69 764.04; 
 -9.9549e-6 1.35e-8 0.0065242 3.7716 97.793 256.21 424.27 592.92 759.2 921.52; 
 -9.9549e-6 1.35e-8 0.0065243 3.8067 104.52 278.11 464.6 654.37 844.57 1.0339e+3; 
 -9.9549e-6 1.35e-8 0.0065244 3.8324 109.92 295.67 496.54 702.28 909.96 1.1183e+3]

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Lookup table (2-D, temperature independent) для параметра I-V characteristics defined by.

Tabulated collector currents, Ic=fcn(Vge,Vce,T)

Сведенные в таблицу значения для тока коллектора как функция эмиттерного логическим элементом напряжения, эмиттерного коллектором напряжения, и температуры, чтобы использоваться для 3-D поиска по таблице. Каждое значение в матрице задает ток коллектора для определенной комбинации эмиттерного логическим элементом напряжения и эмиттерного коллектором напряжения при определенной температуре. Матричный размер должен совпадать с размерностями, заданными эмиттерным логическим элементом напряжением, эмиттерным коллектором напряжением и температурными векторами. Значением по умолчанию, в A, является zeros(8, 10, 2).

Этот параметр видим только, когда вы выбираете Lookup table (3-D, temperature dependent) для параметра I-V characteristics defined by.

Емкость перехода (значение по умолчанию блокируют вариант),

Parameterization

Выберите один из следующих методов для параметризации блока:

Specify fixed input, reverse transfer and output capacitance — Обеспечьте зафиксированные значения параметров от таблицы данных и позвольте блоку преобразовать вход, выведите и инвертируйте значения емкости передачи к значениям емкости перехода, как описанные ответственный Модель. Это - метод по умолчанию.
Specify fixed gate-emitter, gate-collector and collector-emitter capacitance — Обеспечьте фиксированные значения для параметров емкости перехода непосредственно.
Specify tabulated input, reverse transfer and output capacitance — Обеспечьте сведенную в таблицу емкость и эмиттерные коллектором значения напряжения на основе графиков таблицы данных. Блок преобразовывает вход, вывод и противоположные значения емкости передачи к значениям емкости перехода, как описанные ответственный Модель.
Specify tabulated gate-emitter, gate-collector and collector-emitter capacitance — Обеспечьте сведенные в таблицу значения для емкостей перехода и эмиттерного коллектором напряжения.

Input capacitance, Cies

Емкость эмиттера логического элемента с коллектором, закороченным к источнику. Этот параметр видим только для следующих двух значений для параметра Parameterization:

Если вы выбираете Specify fixed input, reverse transfer and output capacitance, значением по умолчанию является 26.4 nF.
Если вы выбираете Specify tabulated input, reverse transfer and output capacitance, значением по умолчанию является [80 40 32 28 27.5 27 26.5 26.5 26.5] nF.

Reverse transfer capacitance, Cres

Емкость логического элемента коллектора с эмиттером, соединенным с землей. Этот параметр видим только для следующих двух значений для параметра Parameterization:

Если вы выбираете Specify fixed input, reverse transfer and output capacitance, значением по умолчанию является 2.7 nF.
Если вы выбираете Specify tabulated input, reverse transfer and output capacitance, значением по умолчанию является [55 9 5.5 3.1 2.5 2.1 1.9 1.8 1.7] nF.

Output capacitance, Coes

Емкость логического элемента коллектора с логическим элементом и эмиттером закорочена. Этот параметр видим только для следующих двух значений для параметра Parameterization:

Если вы выбираете Specify fixed input, reverse transfer and output capacitance, значением по умолчанию является 0 nF.
Если вы выбираете Specify tabulated input, reverse transfer and output capacitance, значением по умолчанию является [60 20 12 8 6 4.8 4 3.5 3.1] nF.

Gate-emitter junction capacitance

Значение емкости помещается между логическим элементом и эмиттером. Этот параметр видим только для следующих двух значений для параметра Parameterization:

Если вы выбираете Specify fixed gate-emitter, gate-collector and collector-emitter capacitance, значением по умолчанию является 23.7 nF.
Если вы выбираете Specify tabulated gate-emitter, gate-collector and collector-emitter capacitance, значением по умолчанию является [25 31 26.5 24.9 25 24.9 24.6 24.7 24.8] nF.

Gate-collector junction capacitance

Значение емкости помещается между логическим элементом и коллектором. Этот параметр видим только для следующих двух значений для параметра Parameterization:

Если вы выбираете Specify fixed gate-emitter, gate-collector and collector-emitter capacitance, значением по умолчанию является 2.7 nF.
Если вы выбираете Specify tabulated gate-emitter, gate-collector and collector-emitter capacitance, значением по умолчанию является [55 9 5.5 3.1 2.5 2.1 1.9 1.8 1.7] nF.

Collector-emitter junction capacitance

Значение емкости помещается между коллектором и эмиттером. Этот параметр видим только для следующих двух значений для параметра Parameterization:

Если вы выбираете Specify fixed gate-emitter, gate-collector and collector-emitter capacitance, значением по умолчанию является 0 nF.
Если вы выбираете Specify tabulated gate-emitter, gate-collector and collector-emitter capacitance, значением по умолчанию является [5 11 6.5 4.9 3.5 2.7 2.1 1.7 1.4] nF.

Corresponding collector-emitter voltages

Эмиттерные коллектором напряжения, соответствующие сведенным в таблицу значениям емкости. Этот параметр видим только для сведенных в таблицу моделей емкости (Specify tabulated input, reverse transfer and output capacitance или Specify tabulated gate-emitter, gate-collector and output capacitance). Значением по умолчанию является [0 1 2 5 10 15 20 25 30] V.

Charge-voltage linearity

Выберите, фиксируется ли емкость затвор-сток или нелинейна:

Gate-collector capacitance is constant — Значение емкости является постоянным и задано согласно выбранной опции параметризации, или непосредственно или выведенный от таблицы данных. Это - метод по умолчанию.
Gate-collector charge function is nonlinear — Отношение заряда коллектора логического элемента задано согласно кусочно-нелинейной функции, описанной ответственный Модель. Два дополнительных параметра, кажется, позволяют вам задать функцию заряда коллектора логического элемента.

Этот параметр видим только для фиксированных моделей емкости (Specify fixed input, reverse transfer and output capacitance или Specify fixed gate-emitter, gate-collector and output capacitance).

Gate-collector oxide capacitance

Емкость коллектора логического элемента, когда устройство работает и напряжение затвора коллектора, является маленькой. Этот параметр видим только, когда вы выбираете Gate-collector charge function is nonlinear для параметра Charge-voltage linearity. Значением по умолчанию является 20 nF.

Collector-gate voltage below which oxide capacitance becomes active

Напряжение затвора коллектора, в котором емкость логического элемента коллектора переключается между несостояния (_GC C) и на состоянии (_вол C) значения емкости. Этот параметр видим только, когда вы выбираете Gate-collector charge function is nonlinear для параметра Charge-voltage linearity. Значением по умолчанию является -5 V.

Total forward transit time

Прямое время транспортировки для транзистора PnP, используемого в качестве части базовой модели IGBT. Это влияет, как быстро заряд удален из канала, когда IGBT выключен. Значением по умолчанию является 0 μs.

Усовершенствованный (значение по умолчанию блокируют вариант),

Представление интерполяционной таблицы комбинирует все компоненты эквивалентной схемы в одну интерполяционную таблицу, и поэтому эта вкладка пуста. Если вы используете представление эквивалентной схемы, эта вкладка имеет следующие параметры.

Emission coefficient, N: Коэффициент эмиссии или фактор идеальности биполярного транзистора. Значением по умолчанию является 1.
Forward Early voltage, VAF: Прямое Раннее напряжение для транзистора PnP используется в модели IGBT. Смотрите страницу с описанием блока PNP Bipolar Transistor для получения дополнительной информации. Значением по умолчанию является 200 V.
Collector resistance, RC: Сопротивление в коллекторе. Значение по умолчанию является Омом 0.001.
Emitter resistance, RE: Сопротивление в эмиттере. Значение по умолчанию является Омом 0.001.
Internal gate resistance, RG: Значение внутреннего резистора логического элемента при температуре измерения. Обратите внимание на то, что это не значение внешнего серийного сопротивления затвора схемы, которое необходимо смоделировать внешне к IGBT. Значение по умолчанию является Омом 0.001.
Forward current transfer ratio, BF: Идеальный максимум передает текущее усиление для транзистора PnP, используемого в модели IGBT. Смотрите страницу с описанием блока PNP Bipolar Transistor для получения дополнительной информации. Значением по умолчанию является 50.

Температурная зависимость (значение по умолчанию блокируют вариант),

Для 2D представления интерполяционной таблицы электрические уравнения не зависят от температуры, и поэтому эта вкладка пуста. Для 3-D представления интерполяционной таблицы с представленным тепловым портом эта вкладка также пуста, потому что 3-D матрица на вкладке Main получает температурную зависимость. Если блок, тепловой порт не представлен для 3-D представления интерполяционной таблицы, то эта вкладка содержит только параметр Device simulation temperature. Если вы используете представление эквивалентной схемы, эта вкладка имеет следующие параметры.

Parameterization

Выберите один из следующих методов для температурной параметризации зависимости:

None — Simulate at parameter measurement temperature — Температурная зависимость не моделируется, и ни один из других параметров на этой вкладке не видим. Это - метод по умолчанию.
Specify Ices and Vce(sat) at second measurement temperature — Образцовые температурно-зависимые эффекты путем обеспечения значений для нулевого тока коллектора напряжения затвора, Ices и эмиттерного коллектором напряжения, V _{ce (находились)} при второй температуре измерения.
Specify Vce(sat) at second measurement temperature plus the energy gap, EG — Используйте эту опцию, когда таблица данных не предоставит информацию о нулевом токе коллектора напряжения затвора, Ices, при более высокой температуре измерения.

Energy gap, EG

Значение энергетического кризиса. Этот параметр видим только, когда вы выбираете Specify Vce(sat) at second measurement temperature plus the energy gap, EG для параметра Parameterization. Значением по умолчанию является 1.11 eV.

Zero gate voltage collector current, Ices, at second measurement temperature

Нулевое значение тока коллектора логического элемента при второй температуре измерения. Этот параметр видим только, когда вы выбираете Specify Ices and Vce(sat) at second measurement temperature для параметра Parameterization. Значение по умолчанию является мА 100.

Collector-emitter saturation voltage, Vce(sat), at second measurement temperature

Эмиттерное коллектором значение напряжения насыщения при второй температуре измерения, и когда ток коллектора и эмиттерное логическим элементом напряжение как заданы соответствующими параметрами на вкладке Main. Значением по умолчанию является 3 V.

Second measurement temperature

Второй температурный T_m2, в котором измеряются Zero gate voltage collector current, Ices, at second measurement temperature и Collector-emitter saturation voltage, Vce(sat), at second measurement temperature. Значением по умолчанию является 125 °C.

Saturation current temperature exponent, XTI

Насыщение текущее значение экспоненты для вашего типа устройства. Если у вас есть графические данные для значения Ices как функция температуры, можно использовать его, чтобы подстроить значение XTI. Значением по умолчанию является 3.

Mobility temperature exponent, BEX

Содействующее значение температуры мобильности. Можно использовать значение по умолчанию для большинства устройств. Если у вас есть графические данные для _Vce(sat) при различных температурах, можно использовать его, чтобы подстроить значение BEX. Значением по умолчанию является -1.5.

Internal gate resistance temperature coefficient

Представляет дробную скорость изменения (α) внутреннего сопротивления затвора (RG) с температурой. Таким образом сопротивлением затвора является R = R _meas (1 + α (T _s – _Tm1)), где R _meas является значением параметров Internal gate resistance, RG. Значением по умолчанию является 0 1/K.

Device simulation temperature

Температурный T _s, в котором моделируется устройство. Значением по умолчанию является 25 °C.

Основной (основанный на событии вариант блока)

Эта настройка вкладки Main соответствует упрощенному, основанному на событии варианту блока. Если вы используете подробный вариант блока, смотрите Основной (Вариант Блока По умолчанию).

Vector of temperatures, Tj: Температурные значения, в которых заключаются в кавычки эмиттер коллектора и turn-on/turn-off потери. Значениями по умолчанию, в K, является [298.15, 398.15]. Этот параметр видим, только если ваш блок имеет представленный тепловой порт.
Vector of collector currents, Ic: Токи коллектора, для которых заданы эмиттерные коллектором напряжения на состоянии. Первый элемент должен быть нулем. Значениями по умолчанию, в A, является [0, 10, 50, 100, 200, 400, 600].
Corresponding on-state collector-emitter voltages: Эмиттерные коллектором напряжения, соответствующие вектору токов коллектора. Первый элемент должен быть нулем. Значениями по умолчанию, в V, является [0, 1.1, 1.3, 1.45, 1.75, 2.25, 2.7]. Если ваш блок имеет представленный тепловой порт, этот параметр заменяется параметром Collector-emitter on-state voltages, Vce=fcn(Tj,Ic), который задает напряжения и с точки зрения температуры и с точки зрения текущий.
Collector-emitter on-state voltages, Vce=fcn(Tj,Ic): Эмиттерные коллектором напряжения, когда в на состоянии, заданном как функция и температуры и текущий. Значениями по умолчанию, в V, является [0, 1.1, 1.3, 1.45, 1.75, 2.25, 2.7; 0, 1.0, 1.15, 1.35, 1.7, 2.35, 3.0]. Этот параметр видим, только если ваш блок имеет представленный тепловой порт.
Turn-on switching losses, Eon=fcn(Tj,Ic): Энергетическая потеря при включении устройства, заданного как функция температуры и финала, на состоянии текущего. Значениями по умолчанию, в J, является [0, 0.2, 1, 2, 4, 8, 15; 0, 0.3, 1.3, 2.5, 5, 11, 18]*1e-3. Этот параметр видим, только если ваш блок имеет представленный тепловой порт.
Turn-off switching losses, Eoff=fcn(Tj,Ic): Энергетическая потеря при выключении устройства, заданного как функция температуры и финала, на состоянии текущего. Значениями по умолчанию, в J, является [0, 0.3, 1.5, 3, 6, 15, 25; 0, 0.7, 3.3, 6.5, 13, 25, 35]*1e-3. Этот параметр видим, только если ваш блок имеет представленный тепловой порт.
Miller resistance: Когда устройство включает, оно имеет постоянное значение сопротивление Миллера последовательно с потребованным изменением напряжения. Это сопротивление представляет частичный путь к проводимости через устройство во время, включают и может использоваться, чтобы соответствовать, скачок напряжения наблюдал при повторном подключении находящегося под напряжением индуктора и соответствующего вольного диода. Типичное значение является 10 - 50 раз эффективным сопротивлением на состоянии. Значение по умолчанию является Омом 0.1.
Off-state conductance: Проводимость, когда устройство находится в от состояния. Значением по умолчанию является 1e-5 1/Ом.
Threshold voltage, Vth: Эмиттерное логическим элементом напряжение должно быть больше, чем это значение для устройства включить. Значением по умолчанию является 6 V.

Динамика (основанный на событии вариант блока)

Turn-on delay: Время, перед которым устройство начинает сползать на. Значением по умолчанию является 0.07 нас.
Current rise time: Время, потраченное для тока к подъему при управлении активной нагрузкой. Значением по умолчанию является 0.7 нас.
Turn-off delay: Время, перед которым устройство начинает сползать прочь. Значением по умолчанию является 0.2 нас.
Current fall time: Время, потраченное для тока, чтобы сползать вниз при управлении активной нагрузкой. Значением по умолчанию является 0.5 нас.
Off-state voltage for rise and fall times: Эмиттерное коллектором напряжение несостояния, используемое при определении времен взлета и падения. Значением по умолчанию является 300 V. Если ваш блок имеет представленный тепловой порт, этот параметр заменяется параметром Off-state voltage for timing and losses data, который задает напряжение, используемое при определении времен взлета и падения и также данных потерь, также со значением по умолчанию 300 V.

Документация

N-канал IGBT

Библиотека