新型功率器件MCT关断模型的研究

本文引用地址： //m.amcfsurvey.com/article/179412.htm

2.2 工作特性

由MCT的等效电路可知，一个MCT是由大量的这样的等效电路组成的，每一个这样的等效电路包括一个宽基区的PNP晶体管和一个窄基区的NPN晶体管（二者构成晶闸管），以及一个OFF-FET和一个ON-FET。OFF-FET连接在PNP晶体管的基极和发射极之间。同时，还有少部分ON-FET，连接在PNP晶体管的集电极和发射极之间。两只MOS场效应管的栅极连在一起形成MCT门极。

当MCT门极相对于阴极施加正脉冲电压时，ON-FET导通，它的漏极电流使NPN晶体管导通，NPN晶体管的集电极电流（空穴）使PNP晶体管导通，而PNP晶体管的集电极电流（电子）又促使了NPN晶体管的导通，这样的正反馈，使MCT迅速由截止转入导通，并处于擎住状态。当门极相对于阴极加负脉冲电压时，OFF-FET导通，PNP晶体管的基极－发射极被短路，使PNP晶体管截止，从而破坏了晶体管的擎住条件，使MCT关断。无论开启或关断，在芯片上各部分都是同时进行的，所以MCT具有较高的开关速度。

3 MCT的关断模型

3.1 MCT在关断时的建模

MCT的关断是由于PNP晶体管的基极－发射极被短路，使PNP晶体管截止。设PNP晶体管的基极－发射极间的短路电阻为R_off（即OFF-FET导通电阻）。因此，可以得到MCT在关断过程的等效电路图，见图2。

图2 MCT关断时等效电路图

MCT等效电路是由上层的PNP晶体管和下层的NPN晶体管耦合而成的，对上下两层的晶体管进行等效，可以得到等效的仿真电路如图3所示。图中C_u，R_u，V_ou表示上层PNP晶体管的等效电容，电阻和反电势；C_l、R_l、V_ol表示下层NPN晶体管的等效电容，电阻和反电势；a_u、a_l、C_b表示上下耦合晶体管电流放大系数和晶体管间的等效电容。

图3 MCT等效仿真电路图

对MCT等效仿真电路图可列出电路方程式（1），式（2）及式（3）。

I_f=C_u＋V_u－（1）

I_f=C_l＋（2）

I_f=C_b＋V_u＋V_l－（3）