CN112668265B - 一种基于Saber软件的SiC MOSFET SPICE模型图形化修正方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于Saber软件的SiC MOSFET SPICE模型图形化修正方法，属于新型器件的建模与仿真领域。所述方法通过Saber仿真软件的Model Architect工具中Scanned Data Utility功能、Optimizer Utility自动拟合功能建立初步模型。通过选取Saber软件中Model Architect工具提供的Toggle Anchor Objects锚点工具对所建模型进行图形化修正，并通过理论分析和实测数据指导并检验所建模型的准确性。本发明建立的模型经过理论验证和与实际测试数据的对比，显示出比较好的准确性和严谨性，可以为包含SiC MOSFET的复杂电路仿真方法提供依据。

Description

一种基于Saber软件的SiC MOSFET SPICE模型图形化修正 方法
技术领域
本发明属于新型器件的建模与仿真领域，具体涉及一种基于Saber软件的SiCMOSFET SPICE模型图形化修正方法。
背景技术
近几年，以SiC为代表的宽禁带半导体的技术成熟度较高，在一些应用领域开始逐步取代硅基电力电子器件。相较于传统的Si MOSFET，SiC MOSFET具有更低的通态损耗、更小的开关损耗、更高的耐压耐流耐高温特性。在实际的工程应用中，为了更准确地评估SiCMOSFET的性能和系统特性，需要搭建器件的快速仿真模型，包括静态特性模型与动态响应模型。因此，准确的SiC MOSFET SPICE模型在产品仿真、研发和检测等领域会发挥重要作用，但目前关于SiC MOSFET SPICE模型的建模研究并不充分。
发明内容
本发明的目的是为了弥补目前关于SiC MOSFET SPICE模型的建模研究不充分的问题，提供一种基于Saber软件的SiC MOSFET SPICE模型图形化修正方法，所述方法通过结合SiC MOSFET厂家提供的产品Datasheet，利用Saber软件中Model Architect工具构建SiCMOSFET SPICE模型，并通过Saber软件中Model Architect工具提供的Toggle AnchorObjects锚点工具进行图形化修正处理，对模型调整方案是否符合客观规律进行理论分析，并与实测曲线进行对比，验证了模型的准确性。本发明使含有SiC MOSFET的仿真电路更加贴近实际效果，对SiC MOSFET产品的生产和测试有着重大的意义。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种基于Saber软件的SiC MOSFET SPICE模型图形化修正方法，所述方法步骤为：
步骤一：建立模型：结合SiC MOSFET厂家提供的产品Datasheet，通过自动拟合来得到最初的SiC MOSFET SPICE模型；
步骤二：图形化修正SiC MOSFET SPICE模型：
(1)选取Saber软件中Model Architect工具提供的Toggle Anchor Objects锚点工具，显示出锚点信息；
(2)结合现有理论分析参数的变化规律，调节上述锚点的位置和关联直线的斜率；
步骤三：SiC MOSFET SPICE模型图形化修正结果的验证：结合SiC MOSFET厂家提供的Datasheet实测参数图线，通过调节锚点的位置和关联直线的斜率，使仿真模型的特性曲线与实测参数曲线在需要的工况下逐渐吻合，反复修正后得出准确的SiC MOSFET SPICE模型。
进一步的，步骤二中，在图形化修正过程中，各参数的变化要在合乎理论分析的范围内。
本发明相对于现有技术的有益效果为：
1、本发明的修正方法直观便捷、易于操作，经过图形化修正的模型可以更好地与实际测试曲线相贴合。
2、本发明结合实际理论、客观规律和实际测试结果，对所建SiC MOSFET SPICE模型进行了分析与验证，提高了仿真模型的严谨性和准确性。
3、本发明建立的模型经过与实际测试的对比，拟合效果较好，可以为含有SiCMOSFET的复杂电路仿真方法提供依据，为更准确地评估SiC MOSFET的性能和系统特性提供支持。
附图说明
图1为本发明的SiC MOSFET建模及图形化修正流程图；
图2为本发明的SiC MOSFET SPICE模型图；
图3为本发明的SiC MOSFET参数手册输入特性曲线导入方法图；
图4为本发明的SiC MOSFET参数手册输出特性曲线导入方法图；
图5为本发明的SiC MOSFET模型输入特性曲线图；
图6为本发明的SiC MOSFET模型输出特性曲线图；
图7为本发明的SiC MOSFET模型输入特性曲线图形化修正图；
图8为本发明的SiC MOSFET模型输出特性曲线图形化修正图；
图9为本发明的Saber仿真软件参数与图形界面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
本发明用直观便捷的图形化调节方法，辅助以理论和规律验证，使所建模型更加贴近实际效果，对SiC MOSFET产品的生产与测试和准确地评估SiC MOSFET的性能和系统特性有着重大的意义。
实施例1：
一种基于Saber软件的SiC MOSFET SPICE模型图形化修正方法，如图1所示，具体步骤为：
步骤一、建立模型，如图2所示：
(1)如图3～4所示，利用Saber仿真软件的Model Architect工具中Scanned DataUtility密集取点和绘制曲线的功能将厂家提供的产品实测数据Datasheet输入仿真模型。
(2)如图5～6所示，利用Saber仿真软件的Model Architect工具中OptimizerUtility自动拟合功能进行初步自动拟合。
步骤二、图形化修正SiC MOSFET SPICE模型，如图7～8所示：
(1)选取Saber软件中Model Architect工具提供的Toggle Anchor Objects锚点工具，显示出锚点信息；
(2)在输入特性曲线中，锚点处表示阈值电压Vth，参考直线斜率的倒数为源极等效电阻Rs。在输出特性曲线中，有三条参考曲线，其中上方的参考直线斜率的倒数为漏极等效电阻Rd；中间的参考直线斜率的倒数为导通电阻Rds0；下方的参考直线斜率为沟道调制效应参数lambda。锚点处表示饱和点，显示饱和时漏源电压Vds0和饱和时漏源电流Ids0。观察左侧参数窗口各对应参数的变化，结合现有理论分析参数的变化规律，并根据其变化规律手动调节锚点和参考直线。
(3)在图形化修正过程中，各参数的变化要在合乎理论分析的范围内。例如：沟道调制效应参数lambda代表通道长度相对变化，对于长通道其值非常小，可以视为零，因此在图形化修正过程中，其在接近0的数值上变化。在调整时需要关注此类参数是否在合理的范围内变化。在建立不同温度下的模型时，参数随温度的变化规律也需要符合理论分析结果。阈值电压Vth随温度的变化规律是呈现线性的，并且在升高温度时，根据现有理论，由于跨导的减小，漏源电流Ids0会减小，而导通电阻Rds0会增加。在调节时可以依据上述由理论分析得到的参数预期变化指导调节的幅度和方向，检查图形化修正过程中锚点位置和参考曲线的修改方向、幅度是否合理。结合理论分析参数的变化规律，调节上述锚点的位置和参考直线的斜率。
步骤三、SiC MOSFET SPICE模型图形化修正结果的验证，如图9所示：结合SiCMOSFET厂家提供的Datasheet实测参数图线，通过调节锚点的位置和关联直线的斜率，使仿真模型的特性曲线与实测参数曲线在需要的工况下逐渐吻合，反复修正后得出准确的SiCMOSFET SPICE模型。

Claims (2)

1.一种基于Saber软件的SiC MOSFET SPICE模型图形化修正方法，其特征在于：所述方法步骤为：
步骤一：建立模型：结合SiC MOSFET厂家提供的产品Datasheet，通过自动拟合来得到最初的SiC MOSFET SPICE模型；
步骤二：图形化修正SiC MOSFET SPICE模型：
(1)选取Saber软件中ModelArchitect工具提供的ToggleAnchor Objects锚点工具，显示出锚点信息；
(2)结合现有理论分析参数的变化规律，调节上述锚点的位置和关联直线的斜率；
步骤三：SiC MOSFET SPICE模型图形化修正结果的验证：结合SiC MOSFET厂家提供的Datasheet实测参数图线，通过调节锚点的位置和关联直线的斜率，使仿真模型的特性曲线与实测参数曲线在需要的工况下逐渐吻合，反复修正后得出准确的SiC MOSFET SPICE模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于Saber软件的SiC MOSFET SPICE模型图形化修正方法，其特征在于：步骤二中，在图形化修正过程中，各参数的变化要在合乎理论分析的范围内。
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