专利名称：一种fs型igbt开关瞬态模型建立方法
技术领域：
本发明涉及一种模型建立方法，具体涉及一种适用于新型场终止(Field Stop，简称FS)结构IGBTansulated Gate Bipolar Transistor)的开关瞬态模型建立方法。
背景技术：
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是一种综合了功率场效应晶体管(MOSFET)和双极型功率晶体管(Bipolar Junction Transistor-BJT)结构的复合型器件，它同时具有二者驱动简单、损耗低、可承受高电压和大电流、热稳定性好等优点，自上世纪八十年代出现以来， 已经被广泛用于各种中、大功率电力电子装置中，是目前应用最为广泛的全控型电力电子器件。仿真模型是指导IGBT设计、制造以及实际工程应用的重要工具精确的仿真模型可以为IGBT的结构设计、参数优化提供精确量化的分析手段，做到器件选择、主电路拓扑设计、驱动电路和吸收保护电路设计以及整个系统性能的最优化；可以深化对电力电子器件内部工作机理的认识，提高器件应用水平；还可以为电力电子器件的应用可靠性研究提供有力的分析工具，在确保器件安全可靠的前提下，尽量将其用到极致。总而言之，IGBT的仿真模型对于器件设计制造本身以及高功率密度、高可靠性电力电子装置的研制，都具有重要的意义。伴随着电力电子器件设计水平与生产工艺的不断提升，IGBT也经历了从NPT型、 PT型到FS型结构的发展历程。新一代FS型IGBT在功率等级与综合性能上都实现了飞跃， 正逐步占据IGBT应用的统治地位。然而现有技术中FS型IGBT模型建立时还是沿用PT型的建模方法，虽然可以简化模型建立过程，但是其精确度得不到保证。
图1中给出了 PT型IGBT的结构示意图，为了便于分析首先建立图2所示的模型分析坐标系。坐标系中，内部晶体管P+发射极和FS层的P+发射极/N+结边缘被设为FS 层的坐标原点χ* = 0 ；FS层宽度为Wh ；FS层与基区交界处被设为基区的坐标原点χ = 0，x* =x+WH ;ffL为准中性基区宽度，Wlb为冶金基区宽度。由于基区本身的掺杂浓度队较低，一般只有1014cm_3，而注入基区的过剩空穴浓度 δ ρ为1015_16cm_3，δ ρ >>队，属于大注入情况，因此，PT模型中空穴的电流双极输运方程可由式(6)表示。
权利要求
1.一种FS型IGBT开关瞬态模型建立方法，包括如下步骤(A)根据FS型IGBT的物理结构建立模型分析坐标系，坐标系的横坐标表示各层结构的厚度，纵坐标表示内部空穴的浓度分布；(B)根据IGBT基区的结构参数，采用大注入假设条件，得到基区的电流双极输运方程和空穴连续性方程(7)
2.根据权利要求1所述的FS型IGBT开关瞬态模型建立方法，其特征在于所述步骤(B)中，在求解基区空穴电流时，考虑基区空穴复合的影响，保留式(7)等号右边第一项，以及相应的式(1 等号右边第三项，得到所述流入和流出基区的空穴电流表达式
全文摘要
本发明提供了一种FS型IGBT开关瞬态模型的建立方法，通过采用一些新的模型方法与假设条件，建立了一种FS型IGBT的新型开关瞬态仿真模型，该模型根据FS型IGBT的结构特点和工作机理，在FS层内采用了大注入假设和双极输运方程，同时还考虑了基区内空穴复合的影响。本发明所得FS型IGBT开关瞬态模型，比已有模型具有更高的准确度，可以较好的满足FS结构IGBT开关瞬态精确仿真的需要。
文档编号G06F17/50GK102323967SQ20111026323
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者刘宾礼, 唐勇, 孙驰, 揭桂生, 汪波, 肖飞, 胡安, 陈明 申请人:中国人民解放军海军工程大学