大家好，我是 Mike Engelhardt
大家在电路仿真中会遇到一个问题
那就是如何获得想试用在电路中的半导体器件模型
为了解决这个问题
我创建了一个工具来简化新半导体模型的制作过程
现在制作一个模型只需要几分钟
我给大家展示一下
启动 QSPICE
在“File”（文件）下方
可以看到“Model Generator”（模型生成器）
这里有三个选项
分别代表二极管、JFET 和 MOSFET 模型的生成器
我们来制作功率 MOSFET 模型
这其实是独立的应用，所以启动后
不需要再继续运行 QSPICE
只需填入信息，就可以生成模型
让我们制作一个 alpha-omega 半导体的模型
这是数据表
我们需要填写这张表格
模型名称不是 DUT
而是 AONS66605
公司是
Alpha & Omega
这里是额定值信息
额定电流是 120A
额定电压是 60V
接下是总栅极电荷
最好能从电气特性部分中找到这些信息
我们要寻找以 nC 为单位的数值
这是逻辑电平为 10V 时的表征
我们根据逻辑电平进行表征
4.5V VDS 时的典型值为 20nC
好了
栅极电阻，我们要寻找以 Ω 为单位的数值
在这里，1.6
RDS(ON)，继续来看逻辑电平率点
找到单位 mΩ
在这里
4.5V，20A，3.9
电压为 4.5V
电流为 20A
好了
下面这两个参数
如果你不喜欢这个模型
则可以尝试用不同的值重写模型
但基本上，这些值通常已经足够好
大部分 RDS(ON) 不是因信道而产生的
而是由引线框和焊线
以及从焊盘到信道的距离导致的
MOSFET 越大，这个小数就越大
它不是因信道而产生的
我们将其设置为 75%
对于较大的 MOSFET
你可以设置为 80%、85% 或 90%
这里 75% 就够了
这是 Rd 与 Rs 之比
我们保留 50%
技术，我们选择硅
这里还有宽带 GaN 器件，但我买选择硅器件
反向恢复电荷
在这里反向恢复电荷 53nC
我们需要知道电流
因为反向恢复电荷与正向电流成正比，为 20A
然后，我们需要知道零偏置输出电容
这是指当栅极到源极短路时的漏极-源极电容
我们来找一下电容曲线
在这里
好了
COSS，我们要找的是 0V 附近的值
大约是 2.6nF
这就是我要找的点
好这一页完成了
现在，我们需将输出特性数字化
这是我们要找的图表
我们将对该曲线进行数字化处理
我喜欢在屏幕上尽可能放大图表
这样能更准确地进行数字化
为了进行数字化
我必须注明图表的范围
以及原点和右上角的信息
我们来完成相关操作
范围是 0-100V
所以我将这里设置为 100V
现在，这条轴设置正确
这是线性范围，不是对数范围
所以不需要勾选这个复选框
水平范围为 0-5V，也是线性范围
我们不勾选对数，将这里设置为 5V
现在，轴的信息已经有了
但我们必须注明原点和右上角的像素
按左下角的按钮
可以看到，当我移动鼠标时
可以读出我指向的像素
如果我指向该曲线
可以看到光标呈工字形
如果我指向另一个角
光标看起来像箭头
很难精确地分辨你所指的像素
为了解决这个问题
模型生成器设计了十字光标
但指向模型生成器时，你必须调出该光标
也就是说要将光标放在模型生成器中
然后按下鼠标左键
现在无论我指向什么，光标会一直保持十字形
可以看到，这是 X 轴方向的光标
我可以精确地指向想知道的像素
这是原点
返回屏幕，再次按下鼠标
把光标移回来
我指向右上角，松开鼠标
现在，精确校准已经完成
我需要选择两条曲线
需要在曲线上输入三个点
有三条曲线可以选择
我将使用这两条曲线
我通常不使用具有低 VGS 的输出特性
因为当 VGS 较低时
由于亚阈值导通 MOSFET 可能会偏离平方律
所以我将使用 3V 和 3.2V 曲线
我必须说明我要使用的曲线
在这里输入 3V 和 3.2V
好了现在，我输入这三个点
它将自动从点到点循环
按下该按钮这会读出我所指向的像素
我指向图表，按下鼠标
我想要选择一个明显饱和的点
同时希望该点尽可能靠左
这样就能得到最佳斜率
我得到了最准确的斜率
这样可以准确地表征饱和状态下的输出阻抗
这就是我要绘制或输入的点
看这里
我指向该曲线，这个点
现在我想要这个点
好
按下“Crunch”（处理）按钮这为输出特性建立模型
这里还有一个“Test”（测试）按钮
我们按下“Test”（测试）看看会发生什么
“Test”（测试）按钮会制作测试固件来提取该曲线
可以注意到，如果我调整一下横轴，使二者对齐
这些点相互匹配，我们得到了正确的曲线
这里有一个准饱和区域
看起来与数据表有出入
模型生成器不会尝试对该区域进行建模
供应商数据表通常不会提供足够好的曲线追踪数据
无法表征该准饱和区域
RDS(ON) 正确
导通电阻正确，饱和度也正确
但两者并不完全匹配
现在我们来看体二极管
我们要在数据表中找到类似这样的图表
在这里这是体二极管
还是同样的步骤
我们必须校准并输入所需的轴类型
然后输入原点和右上角
再输入一些数据点
我们来设置轴
这里是 10A
这里是 1mA
横轴为 0-1V
横轴不是对数，纵轴是对数
现在，我可以对角进行校准
首先是原点
然后是右上角
现在，我可以输入这些点
对于标称值，我们必须考虑将在什么温度下执行这些操作
图上显示的是 25 和 125 度
这里输入 25 度，这里输入 125 度
我们需要三个标称温度点和两个高温点
我们按下 1
输入这个点
输入那个点
好了，现在按“Crunch”（处理）
这样我们就得到了完整的 DC 模型试着测试一下
这两条曲线是相似的
这意味着我们正确地对体二极管进行了数字化
现在，我们还有一条曲线要绘制，要进行数字化处理
那就是栅极电容我们找到该栅极电容曲线
该图表显示在对栅极施加了大量电荷后
将会获得的栅极电压
同样，我们必须设置轴
这个范围是 0-10V
将这里设置为 10V
这个范围是 0-50nC
所以，我们输入 0-50nC
我们来校准原点和右上角
现在，我们输入这三点
对了，还要设置这两个值
VDS 为 30V，电流为 20A
只要我们在按下“Crunch”（处理）之前
输入这些数据就可以
总共有三个点，第 1 个点
第 1 个点在这里
你可以试着找出拐点
试着将直线外推，找出在某个像素点处的交点
在这里，我们来看一下
好现在我们按“Crunch”（处理）
这实际上是我们的完整模型建模已完成
我们得到了模型现在可以对栅极电荷进行测试
按下“Test”（测试）按钮
没错，看起来确实是这样好
以上就是全部内容我们得到了该 MOSFET 的模型
我们来试一下
我将展示如何在仿真中使用该模型
启动 QSPICE
该模型其实已经在剪贴板上了
但我们再操作一下，选中全部文本
按 Ctrl+C 复制，打开 QSPICE
并按 Ctrl+V 粘贴
屏幕显示是否生成一个符号？
是
好了
该 MOSFET 已经准备好进行仿真
直接通过数据表制作 MOSFET 模型，就是这么简单
希望这对你有所帮助
这可以为您节省大量时间
让您将获得可靠的模型
其中包含您所需建模的内容
非常感谢