如果有足夠的時(shí)間，大多數(shù)工程師都有正確的意圖。作為一名工程師，您多久想要了解電路應(yīng)用中每個(gè)部件的行為方式？是的——檢查一下。半導(dǎo)體公司的模型通常是否真實(shí)代表了電路應(yīng)用條件下的器件？呃……不確定。即使有正確的意圖，在全面、快速地了解供應(yīng)商提供的仿真模型是否準(zhǔn)確地表示給定應(yīng)用空間中的設(shè)備方面仍然存在差距。
    與競(jìng)爭(zhēng)模型不同，飛兆半導(dǎo)體的超級(jí)結(jié) MOSFET 和 IGBT SPICE 模型基于適用于整個(gè)技術(shù)平臺(tái)的一個(gè)物理可擴(kuò)展模型，而不是針對(duì)每種器件尺寸和變化的獨(dú)立離散模型庫(kù)。該模型直接跟蹤布局和工藝技術(shù)參數(shù)（圖 1）。可擴(kuò)展的參數(shù)允許使用 CAD 電路設(shè)計(jì)工具進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。常見(jiàn)的情況是，固定、離散器件尺寸或額定值的庫(kù)中可能不存在針對(duì)給定應(yīng)用的器件。因此，設(shè)計(jì)人員常常受到次優(yōu)設(shè)備的束縛。圖 2 顯示了一種模型能夠跟蹤超級(jí)結(jié) MOSFET 中具有挑戰(zhàn)性的縮放 CRSS 特性以及 IGBT 中的傳輸特性。
    從歷史上看，SPICE 級(jí)別的功率 MOSFET 模型一直基于簡(jiǎn)單的離散子電路或行為模型。簡(jiǎn)單的子電路模型通常過(guò)于初級(jí)，無(wú)法充分捕獲所有器件性能，例如 IV（電流與電壓）、CV（電容與電壓）、瞬態(tài)和熱行為，并且不包含與器件結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)的任何關(guān)系。電熱行為模型提高了準(zhǔn)確性，但模型與物理器件結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)的關(guān)系并不明顯。此外，此類行為模型還存在速度和收斂問(wèn)題。這是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，設(shè)計(jì)者不希望模型只是被扔到墻上而無(wú)法收斂或由于某些數(shù)值溢出錯(cuò)誤而在模擬中立即失敗。

  

    Fairchild 的新 HV SPICE 模型不僅僅是匹配數(shù)據(jù)表。進(jìn)行廣泛的器件和電路級(jí)表征以確保模型的準(zhǔn)確性。例如，使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)雙脈沖測(cè)試電路來(lái)驗(yàn)證模型的精度，如圖 3 所示。模型的電熱精度是通過(guò)實(shí)際電路工作條件下的器件運(yùn)行來(lái)驗(yàn)證的（圖 4），而不僅僅是數(shù)據(jù)表冷卻曲線。具有電熱啟用符號(hào)的完整電熱仿真功能（圖 5）允許系統(tǒng)級(jí)電熱優(yōu)化。

    現(xiàn)在，新開(kāi)發(fā)的基于物理的、可擴(kuò)展的 SPICE 模型封裝了工藝技術(shù)，處于設(shè)計(jì)周期的前沿。設(shè)計(jì)人員可以通過(guò) SPICE 模型在器件制造之前模擬產(chǎn)品性能，從而縮短設(shè)計(jì)和制造周期，從而降低成本并加快上市時(shí)間。SPICE 模型可與新的 HV 技術(shù)開(kāi)發(fā)同時(shí)使用，從而實(shí)現(xiàn)虛擬產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)。在成熟的技術(shù)中，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)這些新開(kāi)發(fā)的 SPICE 模型擴(kuò)展到不存在的器件尺寸，以優(yōu)化性能。