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飛兆工程師博客 只要時(shí)間足夠，大部分工程師都能找到正確的方向。 作為工程師，您是否經(jīng)常需要了解電路應(yīng)用中每個組件的性能？ 是的。一般來說，來自半導(dǎo)體公司的模型能否反映真實(shí)的電路應(yīng)用條件？ 嗯…不一定。 即使找到正確的方向，充分并迅速地了解供應(yīng)商提供的仿真模型是否真實(shí)反映既定應(yīng)用空間內(nèi)的器件仍然是棘手的問題。 與競爭對手的模型不同，Fairchild的超級結(jié)MOSFET和IGBT SPICE模型基于一個物理可擴(kuò)展模型，適用于整個技術(shù)平臺，而非針對每個器件尺寸和型號分別建模的獨(dú)立分立式模型庫。模型直接跟蹤布局和制程技術(shù)參數(shù)（圖1）。可擴(kuò)展參數(shù)允許采用CAD電路設(shè)計(jì)工具進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。對于給定應(yīng)用，最佳設(shè)備無法在固定的、分立式設(shè)備尺寸或額定值數(shù)據(jù)庫中找到。因此，設(shè)計(jì)人員常常束手束腳，不得已地采用次優(yōu)器件。圖2顯示了一個模型跟蹤超級結(jié)MOSFETS的挑戰(zhàn)性縮放CRSS特性并在IGBT中傳遞特性的能力。 以前，SPICE級的功率MOSFET模型是以簡單分立式子電路或性能模型為基礎(chǔ)的。簡單的子電路模型常常過于簡單，不足以捕獲所有器件性能，如IV（電流與電壓）、 CV（電容與電壓）、瞬態(tài)和熱性能，且不包含任何器件結(jié)構(gòu)關(guān)系和制程參數(shù)。電熱性能模型改進(jìn)了精度，但是，模型與物理設(shè)備結(jié)構(gòu)和制程參數(shù)之間的關(guān)系仍不夠明確。而且，眾所周知，這種性能模型存在速度和聚合問題。這點(diǎn)非常關(guān)鍵，設(shè)計(jì)人員不希望模型在仿真中不能立即收斂或直接發(fā)生故障，僅僅是因?yàn)槟承⿺?shù)字性溢出故障。 
圖1：超級結(jié)MOSFET (a)和IGBT (b)橫截面，模型中包含嵌入式樣品制程參數(shù)
圖2：可從一個物理模型擴(kuò)展(a) SuperFET CRSS(b) IGBT IC與VGE Fairchild的新型HV SPICE模型不僅僅是匹配數(shù)據(jù)表。我們執(zhí)行了廣泛的設(shè)備和電路級別的特性分析來確保模型精度。例如，采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)雙脈沖測試電路來驗(yàn)證模型的精度，如圖所示。通過實(shí)際電路工作條件下的設(shè)備操作來驗(yàn)證模型的電熱精度（圖4），而非僅僅提供數(shù)據(jù)表冷卻曲線圖。完整的電熱仿真性能帶電熱啟用符號（圖5）允許系統(tǒng)級的電熱優(yōu)化。
圖3：SuperFET雙脈沖檢驗(yàn)(a)簡化原理圖(b)導(dǎo)通(c)關(guān)斷
圖4：電熱檢驗(yàn)： ID與脈沖寬度
圖5：電熱IGBT符號 現(xiàn)在，新開發(fā)的物理可擴(kuò)展SPICE模型集成了工藝技術(shù)，位于設(shè)計(jì)流程的最前沿。憑借SPICE模型，設(shè)計(jì)人員可先模擬產(chǎn)品性能再進(jìn)行器件制造，這樣就能縮短設(shè)計(jì)和制造周期，進(jìn)而降低成本并加快產(chǎn)品上市時(shí)間。SPICE模型可配合新HV技術(shù)開發(fā)使用，以便制作虛擬產(chǎn)品原型。在成熟技術(shù)中，設(shè)計(jì)人員可對虛擬器件尺寸進(jìn)行擴(kuò)展以優(yōu)化新開發(fā)的SPICE模型。 |
