【摘 要】
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绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管(SOI-LIGBT)具有耐压高、驱动电流能力强、开关速度快和功率损耗低等优点,已逐渐在功率集成电路中得到应用。然而,功率集成电路设计缺乏准
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绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管(SOI-LIGBT)具有耐压高、驱动电流能力强、开关速度快和功率损耗低等优点,已逐渐在功率集成电路中得到应用。然而,功率集成电路设计缺乏准确可靠的SOI-LIGBT器件模型,影响了功率集成电路的发展。本文以等离子显示器(PDP)扫描驱动芯片为应用背景,研究并提出了200V SOI-LIGBT器件的SPICE宏模型。
首先,介绍SOI-LIGBT器件的基本工作原理、器件特性和SOI-LIGBT器件的基本等效电路。接着,以此为基础,比较不同的建模方法,针对SOI-LIGBT器件的静态特性,建立了以BSIM3模型为核心,Gummel-Poon模型和压控电阻为辅的等效电路宏模型,该压控电阻模拟了漂移区中的电导调制效应。结合实际测量数据,使用MBP软件依次提取了BSIM3参数、Gummel-Poon参数、压控电阻的参数和温度参数。最后,针对SOI-LIGBT器件的开关特性,在静态特性宏模型的基础上,加入电容和PMOS管建立了SOI-LIGBT器件开关特性等效电路宏模型,准确描述了关断尾电流现象,基于SOI-LIGBT器件仿真数据提取了开关特性参数。
本文构建的SPICE宏模型适用于沟道长度为3.5μm,直条沟道宽度为0μm～120μm,工作温度在-40℃～125℃之间的跑道型SOI-LIGBT器件。通过与实测值的比较,静态特性和开关特性的模型仿真误差均在10％以内,且不存在任何收敛性和连续性问题。将该模型用于PDP高低压转换电路的仿真,验证了200V SOI-LIGBT器件SPICE宏模型的准确性,能够直接运用于SPICE仿真软件。
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