[发明专利]阳极短路横向绝缘栅双极晶体管等效电路模型及仿真方法

说明书

本发明提供一种高压阳极短路横向绝缘栅双极晶体管(SA‑LIGBT)的等效电路模型及仿真方法，包括：核心场效应管；核心三极管；第一漏端电阻，该电阻连接到核心场效应管的漏极且与第二漏端电阻串联；第二漏端电阻，该电阻与第一漏端电阻串联且该电阻第二端用作高压晶体管的集电极；核心三极管基极电阻，该电阻的一端连接到第一漏端电阻和第二漏端电阻串联的中点并且第二端连接到核心三极管的基极；核心三极管发射极电阻，该电阻的第一端连接到核心三极管的发射极并且第二端作为高压晶体管的集电极；发射极电阻，该电阻的一端连接到核心场效应管的源极且第二端用作高压晶体管的发射极。相比传统模型，本发明提高了SA‑LIGBT模型从MOS状态过渡到IGBT工作状态的精度。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，主要涉及一种阳极短路横向绝缘栅双极晶体管(SA-LIGBT)等效电路模型及仿真方法。

背景技术

由于电动汽车以及便携式电子设备的快速普及，高压功率器件越来越多的被集成到集成电路芯片中，例如可以将高压功率器件和高压功率器件驱动电路在同一衬底上单芯片集成，尽可能的提高系统效率和降低损耗。随着高压集成电路和高压分立器件的快速发展和广泛的应用，电路设计中对器件仿真模型的准确性要求越来越高，其中阳极短路的绝缘栅双极晶体管(SA-LIGBT)器件尤为重要。阳极短路绝缘栅双极晶体管有着高耐压、高功率密度、开关速度快等特点，但是阳极短路绝缘栅双极晶体管有着很多难以表征的效应。阳极短路结构会导致在器件集电极偏压较小时器件是工作在MOS状态，此时双极晶体管并未开启，随着集电极偏压慢慢增大，器件开始慢慢由MOS工作状态过渡到IGBT工作状态。MOS到IGBT工作状态的过渡是建模的难点所在。此外，器件具有较长的漂移区，当器件的双极晶体管正常工作时，基区由于载流子的大量注入，会引起漂移区的电导调制，这将极大地降低通态电阻，在较大功率密度下器件有自热效应，这些特性等通常难以用业界应用广泛的BISM3、BSIM4模型和如图1所示传统的IGBT模型进行表征，且传统的高压集成电路器件仿真模型成本高、精确度低、效率低。因此迫切需要高效率、精确度高的高压阳极短路绝缘栅双极晶体管器件模型和建模方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种阳极短路横向绝缘栅双极晶体管等效电路模型，包括：核心场效应晶体管101、核心双极晶体管102、第一漏端电阻106、第二漏端电阻103、核心双极晶体管发射极电阻104、核心双极晶体管基极电阻105、核心双极晶体管集电极电阻107和高压晶体管发射极电阻108；

核心场效应晶体管101的电流电压特性采用BSIM4模型的参数进行拟合；

核心双极晶体管102的电流电压特性采用葛谋-潘(GP)模型的参数进行拟合；

所述核心场效应晶体管101的第一漏端电阻106的第一端连接到核心场效应晶体管101的漏极，所述第一漏端电阻106的第二端与核心场效应晶体管101的第二漏端电阻103串联；

核心场效应晶体管101的第二漏端电阻103的第一端与所述核心场效应晶体管101的第一漏端电阻106的第二端相连，所述第二漏端电阻103的第二端作为高压晶体管的集电极；

所述核心双极晶体管发射极电阻104的第一端连接到核心双极晶体管102的发射极，所述核心双极晶体管发射极电阻104的第二端连接到第二漏端电阻103的第二端作为高压晶体管的集电极；

所述基极电阻105的第一端连接到所述第一漏端电阻106和所述第二漏端电阻103连接中点处，所述基极电阻105的第二端连接到核心双极晶体管102的基极；

所述集电极电阻107的第一端连接到核心双极晶体管102的集电极，所述集电极电阻107的第二端连接到核心场效应晶体管101的源极；

所述高压晶体管发射极电阻108的第一端连接到核心场效应晶体管101的源极，所述高压晶体管发射极电阻108的第二端用作高压晶体管发射极。