SiC香料为新mosfet模型和分析
一块多晶碳化硅
从磨料磨具通用陶瓷、碳化硅(SiC)自1893年以来一直生产和在日常生活中无处不在。SiC也不陌生电子作为功率mosfet的活性物质和其他高功率组件。自2000年代初,SiC香料模型和分析技术研究了由于早期缺乏商业化和许多制造商的支持。这些天来,所有改变和SiC模型越来越广泛使用于特定的制造商和研究团体。
为什么这么长时间的行业开始提供香料模型对这些重要的组件?碳化硅和GaN-SiC组件表现出有趣的材料特性与Si背道而驰,从Si和直接转换到SiC参数是困难的。这也有问题,有不同的变体SiC (4 h-sic 6 h-sic,无意中掺杂原文如此)。此外,制造商越来越少使这些组件,所以根本不支持香料模型。
尽管困难重重在寻找可靠的和一致的SPICE模型,研究社区采取了领导角色在发展中香料为应用组件模型。让我们看看一个简单的方法来创建香料模型对SiC mosfet用于功率转换,放大器和其他电力电子应用程序。
定义一个香料SiC mosfet模型
许多设备制造商仍然使用用户定义的数学方程,定义数学函数(。函数语法)和/或DDT函数定义SiC设备的行为。研究团体也使用方程来描述设备的行为,而不是使用电路元件。尽管这些模型在模拟慢半拍,他们工作操作点分析,直流扫描,瞬态分析模拟。在交流时要小心,总是比较您的模型和一些基准测试结果。
常见的参数输入到香料模型4 h-sic和6 h-sic mosfet如下表所示:
这些参数是必要的,在处理静态(DC)模拟。在处理时间模拟时,还需要以下参数:
SiC香料模型和分析
这些值可用于标准的MOSFET方程的静态和动态行为,尽管一些模型在某些情况下将简化相关方程。特定的方面和输入一些分支电路模型高度手机生产商的特殊用户。看看这个IEEE的文章更多信息处理分析模型为这些组件。
并不是所有香料专业SiC mosfet模型库将包含组件模型。除非你打算建立自己的SiC MOSFET模型,你需要得到一个组件模型。值得庆幸的是,SiC MOSFET制造商正在花时间去开发、测试和发布这些模型的组件。如果您没有访问验证模型SiC MOSFET,你仍然可以使用标准香料代码创建您自己的模型。
的仿真需求,这些场效应管不需要任何更复杂的模拟比需要其他放大器。也许任何晶体管电路设计中最重要的一点是确定一个载重线为您的系统将向您展示当设备跨越到非线性行为。如果你计划在线性运行体制,你应该核实你的输出是免于扭曲瞬态分析模拟。更先进的仿真技术load-pullSiC场效应管作为功率放大器的关键,然后呢谐波平衡让你看看一个任意输入谱转换为一个输出的线性和非线性机制。
GaN-SiC mosfet和功率放大器
电力电子和射频放大器世界将越来越多地依赖GaN-SiC组件相比,碳化硅或砷化镓组件。相比,砷化镓,GaN提供更高的带宽在更高频率和它可以忍受更高的通道温度。甘也作为一种宽禁带半导体(3.4 eV能带GaN相比1.42 eV砷化镓),它允许小甘比砷化镓设备运行在更高的电压。在氮化镓电子漂移速度也在高电场强度增加,而它在砷化镓在高磁场强度降低。这意味着,在给定的工作电压高、高电流可以从氮化镓砷化镓相比了。
甘曾放置在砷化镓基板上,尽管这在GaN关过热装置。作为碳化硅有更高的热导率相比,砷化镓(25 W / m°C, 10倍高于砷化镓),它作为一种理想的基质对氮化镓为高频MOSFET功率放大器应用。当放在原文如此,GaN设备可以运行在较低的温度对于给定的功率输出,扩展了其可靠性。氮化镓和砷化镓设备的比较高功率射频应用程序如下所示。
氮化镓SiC与砷化镓的可靠性曲线
这些设备的可靠性明显证明,但是需要做更多的工作来构建一套香料模型对SiC这些设备。这些功率放大器在电路和模型将变得更加重要信号链模拟5 g的发布中进步。特别是,热模拟非常重要,因为最近的新闻,5 g手机过热和失败在夏季。所有线性和非线性行为频率较低的SiC mosfet和更高的频率GaN-SiC场效电晶体可以正确的香料捕获模型和模拟步骤。一定要检查你的组件制造商香料验证模型。
电路模型4 h-sic 6 h-sic, GaN mosfet
尽管大多数商用模型不是电路模型,冒险的设计者可以找到大量的研究文献的帮助。安格诺夫模型被视为当前的行业标准氮化镓功率场效应管,尽管它包含许多参数难以适应这样一个非线性模型。2019年的一篇文章在电子(MDPI)提供了一个有用的SiC mosfet模型。这些模型可以带进你的方案设计软件作为一种新的组件用于香料模拟。
你的下一个高频电力电子系统需要一个或多个碳化硅或GaN组件,你需要用最好的PCB设计和分析软件建立你的新系统。SiC香料模型和分析工具PSpice软件模拟器ORCAD和全套的分析工具从节奏非常适合建设先进的碳化硅和氮化镓PSpice模型和其他应用程序。您还可以访问验证模型对模拟电路行为直接从制造商。
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