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加急見刊

包含SiC/SiO2界面電荷的SiC MOSFET的SPICE模型

周郁明; 蔣保國; 劉航志; 陳兆權; 王兵 安徽工業大學電氣與信息工程學院; 安徽省馬鞍山市243002; 湖南大學電氣與信息工程學院; 湖南省長沙市410082

摘要:建立碳化硅(silicon carbide,SiC)金屬–氧化物–半導體場效應晶體管(metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor, MOSFET)的通用模擬電路仿真器(simulation program with integrated circuit emphasis,SPICE)模型。模型采用三段電流表達式分別描述SiC MOSFET工作在截止區、線性區和飽和區,引入SiCMOSFET的漏極和源極之間的泄漏電流及柵極氧化層的泄漏電流,并采用包含SiC/SiO2界面電荷的遷移率模型描述溝道載流子在不同溫度范圍內的行為表現,建立電–熱網絡模型模擬SiC MOSFET在開關狀態和高電應力下的自熱效應。開關電路和短路實驗驗證了所建立的SiC MOSFET的SPICE模型的準確性。應用所建立的SPICE模型討論不同密度的SiC/SiO2界面電荷對SiC MOSFET的開關特性及短路失效的影響。結果表明,高密度的界面電荷一方面能夠延遲SiCMOSFET的導通并增加通態電阻,導致SiCMOSFET的開關損耗增加,另一方面能夠降低SiCMOSFET在短路環境下的飽和電流,并延遲SiC MOSFET的失效。

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