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摘要:本发明属于功率器件开关速度测量技术领域,具体公开了一种GaN器件开关速度的评估方法及系统,方法包括:搭建GaN十六参数小信号模型,计算得到GaN十六参数小信号模型中的各个参数值;构建Angelov模型,基于GaN器件的转移特性曲线、输出特性曲线以及GaN十六参数小信号模型中的各个参数值,拟合得到Angelov模型中各参数的值;将Angelov模型输入到SDD模型,得到GaN器件大信号模型;搭建开关电路模型,将GaN器件大信号模型作为开关电路中的开关管;获取所述开关电路的输出波形,基于所述输出波形评估GaN器件的开关速度。本发明可以在搭建的开关电路中仿真得到该GaN器件的开关速度,简便易操作且成本低。
主权项:1.一种GaN器件开关速度的评估方法,其特征在于,包括:分别测量得到GaN器件的转移特性曲线、输出特性曲线以及GaN器件在不同工作电压和频率下的S参数;搭建GaN十六参数小信号模型,基于GaN器件在不同工作电压和频率下的S参数,计算得到GaN十六参数小信号模型中的各个参数值;构建Angelov模型,基于GaN器件的转移特性曲线、输出特性曲线以及GaN十六参数小信号模型中的各个参数值,拟合得到Angelov模型中各参数的值;搭建SDD模型,将Angelov模型输入到SDD模型,得到GaN器件大信号模型;搭建开关电路模型,将GaN器件大信号模型作为开关电路中的开关管;获取所述开关电路的输出波形,基于所述输出波形评估GaN器件的开关速度;所述GaN十六参数小信号模型具体包括:栅极和源极之间的寄生电容Cgs、栅极和漏极之间的寄生电容Cgd、漏极和源极之间的寄生电容Cds、栅极和源极之间焊盘的寄生电容Cpgs、漏源之间焊盘的寄生电容Cpds、栅漏之间焊盘的寄生电容Cpgd、栅极处的寄生电感Lg、源极处的寄生电感Ls、漏极处的寄生电感Ld、栅源极处的寄生电阻Rs、栅漏极处的寄生电阻Rd、栅极下的寄生电阻Rg、栅下靠近源端的电阻Ri,栅漏电阻Rgd,衬底电流相关的输出电导g0和受控电流源在内的十六个元件组成的模拟电路模型;基于GaN器件在不同工作电压和频率下的S参数,计算得到GaN十六参数小信号模型中的各个参数值,具体为:将S参数转换为Z参数;基于S参数和Z参数计算得到Y参数;通过对角频率ω与Y参数虚部拟合得到寄生电容Cpgs、寄生电容Cpds和寄生电容Cpgd的值;通过对角频率ω与Z参数虚部拟合得到寄生电感Lg、寄生电感Ls和寄生电感Ld的值;分别利用Z参数和Y参数计算得到寄生电阻Rs、寄生电阻Rd、寄生电阻Rg、寄生电容Cgs、寄生电容Cgd、寄生电容Cds、电阻Ri、电阻Rgd、电导g0和受控电流源的值;其中,将S参数转换为Z参数,具体为: ; ; ; ;基于S参数和Z参数计算得到Y参数,具体为: ;;;;其中,、、、均为GaN器件在设定的电压和频率下的S参数;对于寄生电阻Rs、寄生电阻Rd和寄生电阻Rg,具体计算过程为: ; ; ;其中,为中间频率,表示中间频率为时参数的实部;对于寄生电容Cgs、寄生电容Cgd、寄生电容Cds、电阻Ri、电阻Rgd和电导g0,具体计算方法为: ; ; ; ; ; ; ; ;其中,为器件跨导,为时间延迟,和共同表示源漏电压调控的受控电流源;构建Angelov模型,具体如下:Angelov模型包括I-V模型和C-V模型;所述I-V模型具体为: ; ;其中,为器件输出的漏源电流,为器件跨导最大时的电流,为漏源电压,、、、、、均为常数,为栅源电压,为跨导最大时的栅源电压;为计算值;所述C-V模型具体为: ; ;其中,Cgs0与Cgd0分别为Vds=Vgs=0时的栅源电容与栅漏电容;、、、、、、、、、均为常数。
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