Совместимый со SPICE биполярный транзистор изолированного затвора N-канала
Simscape / Электрический / Дополнительные Компоненты / Полупроводники SPICE
Блок SPICE NIGBT моделирует биполярный транзистор изолированного затвора (IGBT) n-типа SPICE.
SPICE или Программа Симуляции с Акцентом Интегральной схемы, является инструментом симуляции для электронных схем. Можно преобразовать некоторые подсхемы SPICE в эквивалентные модели Simscape™ Electrical™ с помощью блока Environment Parameters и совместимых со SPICE блоков из библиотеки Additional Components. Для получения дополнительной информации смотрите subcircuit2ssc
.
Этот рисунок показывает эквивалентную схему для блока SPICE NIGBT:
Переменные для уравнений блока SPICE NIGBT включают:
Переменные, которые вы задаете путем определения параметров для блока SPICE NIGBT.
Температура, T, который является 300.15
K
по умолчанию. Можно использовать различное значение путем определения параметров для блока SPICE NIGBT или путем определения параметров и для блока SPICE NIGBT и для блока Environment Parameters. Для получения дополнительной информации смотрите Транзисторную Температуру.
Эта таблица показывает уравнения, которые задают отношение между текущим каналом MOSFET, Imos, и напряжением источника логического элемента, Vgs.
Применимая область значений значений Vgs | Соответствующее уравнение Imos |
---|---|
В этих уравнениях:
Vds является напряжением источника дренажа.
VT является пороговым напряжением.
KF является фактором области триода.
KP является активной межэлектродной проводимостью МОП-транзистора.
THETA является поперечным полевым фактором.
Эта таблица показывает уравнения, которые задают отношение между установившимся током коллектора, Icss, и эмиттерно-основной емкостью, Qeb.
Применимая область значений значений Qeb | Соответствующее уравнение Icss |
---|---|
В этих уравнениях:
амбиполярное отношение мобильности.
коэффициент диффузии для отверстий.
квазинейтральная ширина базы, где:
WB является металлургической шириной базы.
ширина истощения основного коллектора.
Vbc является напряжением основного коллектора.
Vbi является сборкой - в напряжении, и это равно 0.6
V
Эта таблица показывает уравнения, которые задают отношение между установившимся базовым током, Ibss, и эмиттерно-основной емкостью, Qeb.
Применимая область значений значений Qeb | Соответствующее уравнение Ibss |
---|---|
В этих уравнениях:
TAU является амбиполярным recombination временем жизни.
JSNE является эмиттерной плотностью тока насыщения.
ni является внутренней концентрацией поставщика услуг. В 300
K
это равно 1.45*1010
1/cm3
.
фоновый заряд базы оператора мобильной связи, где:
NB является основным легированием.
AREA является областью устройства.
Эта таблица показывает уравнения, которые задают отношение между эмиттерным базовым напряжением, Veb, и эмиттерно-основной емкостью, Qeb.
Применимая область значений значений Qeb | Соответствующее уравнение Veb |
---|---|
В этих уравнениях:
эмиттерно-основное напряжение истощения.
Vbi является сборкой - в напряжении.
сборка перехода эмиттер-база - в напряжении.
эмиттерно-основное напряжение диффузии.
Анодный ток получен из этого уравнения:
где:
Vae является приложенным анодно-эмиттерным напряжением.
Rb является модулируемым проводимостью базовым сопротивлением.
Эта таблица показывает уравнения, которые задают отношение между модулируемым проводимостью базовым сопротивлением, Rb, и эмиттерно-основной емкостью, Qeb.
Применимая область значений значений Qeb | Соответствующее уравнение Rb |
---|---|
В этих уравнениях:
μeff является эффективной мобильностью поставщика услуг.
neff является эффективной базовой концентрацией легирования.
MUN является электронной мобильностью.
μeff и neff получены с помощью этих уравнений:
где:
μnc является электронным поставщиком услуг, рассеивающим мобильность.
μpc является поставщиком услуг отверстия, рассеивающим мобильность.
Dc является поставщиком услуг-поставщиком услуг, рассеивающим диффузивность.
L является амбиполярной продолжительностью диффузии.
P0 является концентрацией поставщика услуг в конце эмиттера основы.
средняя концентрация поставщика услуг в основе.
Лавинное текущее умножение получено из этого уравнения:
где:
основа коллектора тепло сгенерированный ток.
Icss является установившимся током коллектора.
Imos является текущим каналом MOSFET.
Iccer является эмиттерным коллектором текущим перераспределением.
Это уравнение задает отношение между напряжением основного коллектора, Vbc, и лавинным коэффициентом умножения, M:
где:
открыто-основное эмиттерное коллектором напряжение пробоя.
BVF является лавинным фактором однородности.
BVN является лавинной экспонентой умножения.
Емкость затвор-исток получена из этого уравнения:
Емкость сток-исток получена из этого уравнения:
где Wdsj = Wbcj является шириной истощения источника дренажа.
Эта таблица показывает уравнения, которые задают отношение между емкостью затвор-сток, Qdg, и напряжением затвора дренажа, Vdg
Применимая область значений значений Vdg | Соответствующее уравнение Qdg |
---|---|
В этих уравнениях:
окисная емкость перекрытия дренажа логического элемента.
Vdg является напряжением затвора дренажа.
εsi является проницаемостью кремния.
ширина истощения перекрытия логического элемента дренажа.
VTD является Gate-drain overlap depletion threshold, VTD.
COXD является Gate-drain oxide capacitance per unit area, COXD.
AGD является Gate-drain overlap area, AGD.
NB является Base doping, NB.
Это уравнение показывает отношение между эмиттерным коллектором текущим перераспределением, Iccer, и эмиттерной коллектором емкостью перераспределения, Ccer:
где Vec является напряжением эмиттерного коллектора.
Эта таблица показывает уравнения, которые задают отношение между эмиттерной коллектором емкостью перераспределения, Ccer, и эмиттерно-основной емкостью, Qeb.
Применимая область значений значений Qeb | Соответствующее уравнение Ccer |
---|---|
В этих уравнениях:
Cbcj является емкостью истощения основного коллектора.
фоновый заряд базы оператора мобильной связи.
Неявный эмиттерно-основной конденсаторный ток получен из этого уравнения:
Можно использовать эти опции, чтобы задать транзисторную температуру, T:
Фиксированная температура — блок использует температуру, которая независима от температуры схемы, когда параметр Model temperature dependence using в настройках Temperature блока SPICE NIGBT устанавливается на Fixed temperature
. Для этой модели блок устанавливает T, равный TFIXED.
Температура устройства — блок использует температуру, которая зависит от температуры схемы, когда параметр Model temperature dependence using в настройках Temperature блока SPICE NIGBT устанавливается на Device temperature
. Для этой модели блок задает температуру как
где:
TC является температурой схемы.
Если нет блока Environment Parameters в схеме, TC равен 300.15 K.
Если существует блок Environment Parameters в схеме, TC равен значению, которое вы задаете для параметра Temperature в настройках SPICE блока Environment Parameters. Значением по умолчанию для параметра Temperature является 300.15
K
.
TOFFSET является смещением локальная температура схемы.
Обратитесь к фигуре для местоположений порта.
[1] Hefner, A.R. и Diebolt, D.M. Экспериментально проверенная модель IGBT реализована в средстве моделирования схемы Сабли. Транзакции IEEE на Силовой электронике 9, № 5 (сентябрь 1994): 532-42. https://doi.org/10.1109/63.321038.
[2] Hefner, A.R., Полупроводниковая технология измерения младшая: INSTANT - Симуляция Сети IGBT и Инструмент Анализа переходных процессов. Американский Отдел администрации Коммерции/Технологии, Национального института стандартов и технологий. 1992.