[发明专利]基于碳化硅肖特基二极管的Spice模型及其构建方法

摘要

本发明公开了一种基于碳化硅肖特基二极管的Spice模型及其构建方法，模型包括：压控电容，用于表示碳化硅肖特基二极管的耗尽层电容；压控电阻，与所述压控电容并联，用于表示所述碳化硅肖特基二极管的耗尽层电流；压控体电阻，与所述压控电容和所述压控电阻并联的节点串联，用于表示所述碳化硅肖特基二极管的体电阻；以及接触电阻，与所述压控体电阻串联。本发明具有如下优点：得到的二极管动态曲线同实验数据匹配良好。此模型可以用于准确评估二极管的动态性能，同时可以用于指导碳化硅肖特基二极管的设计及应用。

主权项

1.一种基于碳化硅肖特基二极管的Spice模型的构建方法，其特征在于，所述Spice模型包括压控电容、压控电阻、压控体电阻和接触电阻，所述压控电容用于表示碳化硅肖特基二极管的耗尽层电容；所述压控电阻与所述压控电容并联，用于表示所述碳化硅肖特基二极管的耗尽层电流，其中，阳极金属内的一部分电子组成了位移电流，另一部分电子会在反向电压的作用下越过或穿过肖特基势垒，从而行成了二极管的耗尽层电流；所述压控体电阻与所述压控电容和所述压控电阻并联的节点串联，用于表示所述碳化硅肖特基二极管的体电阻；所述接触电阻与所述压控体电阻串联，其中，所述接触电阻是根据所述碳化硅肖特基二极管的伏安特性曲线中的大电流区域提取，所述压控电阻是由所述碳化硅肖特基二极管的击穿特性曲线描述的；其中，所述构建方法包括以下步骤：对所述碳化硅肖特基二极管进行测试，得到碳化硅肖特基二极管的伏安特性曲线、击穿特性曲线和电容特性曲线；从所述电容特性曲线提取出外延层的掺杂浓度N_d及外延层的厚度l，并根据以下公式设定所述压控电容：其中，N_d为外延层的掺杂浓度，ε_s为碳化硅材料的介电常数，q为单位电子电荷，A为所述碳化硅肖特基二极管的有源区面积，V_d为所述碳化硅肖特基二极管反向偏执电压，C(V_d)为耗尽层电容；根据以下公式设定所述压控体电阻：其中，R_bulk为所述压控体电阻，μ_e为碳化硅材料的电子迁移率，l为外延层的厚度；从所述伏安特性曲线中的大电流区域提取出接触电阻；所述压控电阻由所述击穿特性曲线描述为压控电流源。