PIN結(jié)通態(tài)特性分析

1、通態(tài)壓降的模擬函數(shù)淺談矯健對于功率器件的應用，人們最關(guān)心的往往是功耗問題，對于幾千安培的電流, 即使0.1v的壓降也會器件帶來很大的溫升，因此預測器件的壓降也成為功率器 件應用的重要課題。在功率器件的發(fā)展過程屮，前人給出眾多通態(tài)壓降的計算公式，雖然給出了 通態(tài)壓降的計算過程，而且在功率器件的設(shè)計過程屮有著不可替代的指導作用， 但由于其設(shè)計器件具體工藝參數(shù)，而且計算起來相當麻煩，因此在實際應用過程 中，松澤剛雄先生提出的功率器件通態(tài)壓降的模擬函數(shù)模型逐漸被世界各人功率 器件常上所采用，它不僅在計算過程中不涉及器件具體工藝參數(shù)，而口只需要適 當給岀4個點的壓降值，就可以很方便的給出一段區(qū)間內(nèi)的壓降

2、曲線，從而為器 件的特性分析，選配帶來了極大的方便。其具休函數(shù)形式如下：vt=a+bln(j+l)+cj05 +dj (1) 從形式上看，公式中的a與電流密度無關(guān)，和kuzimin體壓降公式相似；而b相 正比于in (j+1),相似于otsuka結(jié)壓降公式;c相與j°5有關(guān)，相似于otsuka體 壓降公式；d相正比于j,相似于kuzimin散射壓降公式。由于上述分析可知模擬函數(shù)本身包含一個非常復雜的函數(shù)的集合體，而松澤 剛雄先生抽象出來模擬函數(shù)公式既不涉及器件具休內(nèi)部參數(shù)，乂可以很方便的給 出各個點的壓降值，所以abb、英飛凌、eupec等公司普遍采用這個公式來描述 通態(tài)特性曲線。下

3、面對模擬函數(shù)的應用做簡單分析，其中紅色數(shù)據(jù)為計算每一組數(shù)據(jù)所選取 的點，從圖中可以看出，選取適當?shù)狞c可以有效減小誤差并且在一個較大的范圍 內(nèi)得到與實際相接近的壓降值，而選取點不當則會只在一小段內(nèi)扶至已經(jīng)不能描 述實際壓降曲線。itmvtm計算值1計算值2計算值3計算值45001.121.121.121.051.3610001.21.201.121.221.2015001.361.281.361.361.2820001.41.401.401.481.4030001.721.721.091.701.6740001.922.130.361.921.9250002.122.62-0.692.132.1

4、480002.644.35-5.222.752.69樣品aitmvtm計算值1計算值2計算值3計算值45001.281.281.281.281.3010001.431.431.431.431.4315001.561.591.561.591.5820001.741.741.741.741.7430002.042.042.252.042.0440002.322.332.932.322.3250002.552.613.732.582.5980003.313.426.683333.31樣品b從上表中可以看出，樣品b中選取500、1000、3000、4000作為帶入點可 以再測試電流4000的情況下得出

5、一直到8000均非常實用的通態(tài)特性曲線.樣品b所選取的芯片直徑為60mm,則500、1000、3000、4000所對應點的 電流密度分別為 18.2a/cm 36.4 a/cm 109.1 a/cm 145.5 a/cm2o樣品a芯片直徑為76,求得屯流密度為18.2a/cm 36.4 a/cm 109.1 a/cm 145.5 a/cm2 點所對應的通態(tài)電流分別為：811.3a> 1622.7a、4863.5a、6486.3a. 則取800a、1600a、5000a、6500a作為參考點，實測幾點對應的壓降值分別為 1.18v> 1.37v、2.12v、2.39v：代入公式(1)

6、,得：itm5001000150020003000400050008000vtm1. 141.221. 341.471.71.922. 122.63可以看出，計算所得曲線與實際壓降曲線基木相符。以上兩只元件額定重復峰值電壓分別為2200v, 2500v,用上述理論計算4000v、55芯片結(jié)果如下。ttm300400500800100015002000250030003300400050007000vtm11.081.121,161.281.361.451.61.781.922.042.362.643.47vtm21.051.121-171.281.341.481.631.781.942.042

7、.282.653.45其中vtm1為實測值,vtm2為計算值。從列表中可以看岀，當我們選取400、 800、2500、3300作為參考點時，7000范圍內(nèi)壓降測試與真實值所差在0.08范 圍內(nèi)，由于儀器和人為讀數(shù)，及精確位數(shù)的誤差，這個范圍是可以接受的，這個 取值可以滿足對元件止常使用的需要，給出典型函數(shù)的matlab程序如下： function y=abcd()%解模擬方程clc;syms abed;xl=input('請輸入 itm1');yl=input(*請輸入 vtm1');x2=input('請輸入 itm2 ');y2=input('

8、;請輸入 vtm2 ');x3=input('請輸入 itm3 ');y3=input(*請輸入 vtm3 ');x4=input('請輸入 itm4 ');y4=input('請輸入 vtm4');eql=a+b*log (xl+l)+c*sqrt(xl)+d*xl-yl;eq2=a+b*log (x2+l)+c*sqrt(x2)+d*x2-y2;eq3=a+b*log (x3+l)+c*sqrt(x3)+d*x3-y3;eq4=a+b*log (x4+l)+c*sqrt(x4)+d*x4-y4;a b c d=solve(eq

9、l,eq2,eq3,eq4);%繪圖x=100:50:10000;y=a+b*log (x)+c*sqrt(x)+d*x;semilogy(y,x,'bj)axis(0 5 loel 10e3);gridhold on;xlabelcvtm(v)');ylabel('itm(a)*);以上述4000v、55芯片為例，運行程序所得模擬函數(shù)圖像圖(1)：bl figure 1圖1在圖像中，可以直觀的反映出此元件在各應用點的壓降，為元件的并聯(lián)使用 及各種對通態(tài)壓降要求比較嚴格的場合提供了極大的方便。經(jīng)測試此方法亦適用 于高溫情況。因此，可以利用此方法極其方便的給出各個點的門檻