東京—東芝電子元件及存儲裝置株式會社（“東芝”）開發了一個緊湊的模型，可用於高精度模擬和預測絕緣柵雙極電晶體（IGBT）和注入增強柵極電晶體（IEGT）中的功率損失和電磁干擾（EMI）所產生的噪聲。該模型能較準確地再現電流接近時所測得的開關波形，當將仿真時間縮短到1/30以下時，可使錯誤率降低95%以上。^[1]

詳情參見在上海舉行的由IEEE主辦的2019年功率半導體器件和集成電路國際研討會（ISPSD 2019）報告。

功率器件是逆變器和轉換器電路的重要組成部分。IGBT和IEGT集成了MOS柵極控制和雙極電導調製，在大功率應用中尤為重要，它們實現了高輸入阻抗和低導通電阻。電動汽車和可再生能源市場的增長將繼續推動對於IGBT和IEGT的需求。

在開發IGBT和IEGT時，電子流和空穴流是產生複雜開關性能的重要考慮因素。精確的電路仿真對於預測功率效率和電磁干擾噪聲至關重要，不可預測的電磁干擾噪聲會損壞設備，而傳統的模型無法充分再現開關行為。另外增加電路中的電阻可以抑制電磁干擾噪聲，但會降低設備的效率。

東芝憑藉其豐富的電路建模技術和世界一流的電力設備專業知識，為IGBT和IEGT開發了一種新的緊湊型仿真模型，實現了對功率損耗和電磁干擾噪聲的精確預測。它具有兩個特點。

兩個帶有理想二極體的額外並聯子電路，以及能夠再現開關波形的電阻和電容器（RC）電路。傳統的模型可以表現空穴流或電子流，但是子電路可以同時表現這兩種情況，這就確保了對於雙極電晶體複雜開關性能的精確預測。

該模型還引入了一個電容器，可顯示電容隨時間的變化。傳統的模型使用電容穩定的電容器，而不考慮電晶體的電壓，該模型中的電容器則由響應電壓變化的非線性函數構成。這就實現了對於開關時電磁干擾噪聲的精確預測。

電路結構的優化將實現比傳統模型更低的電感負載開關仿真時間。

東芝將繼續改進建議模型的精度，期望儘早將該模型投入使用。

注

[1]傳統和一般模型由電流源和RC電路組成。截至2019年5月，東芝電子元件及存儲裝置株式會社調查