不同器件建模与优化对SiC MOSFET在极端工况下Tvj计算的影响与分析

在 新能源汽车 应用中（如主逆变器和OBC等），SiC MOSFET器件面临着极端工作条件的挑战，如主动短路和 浪涌电流 冲击等，其主要的失效模式都是与热相关，即芯片表面金属层(AlCu或Al等)的高温熔融。鉴于这类极端工况的特点(超高结温、超大电流等)，和当前典型的仿真模型的局限性，文章基于SPICE和 PLECS 的SiC MOSFET器件建模，进行了详细的优化和改进，并取得了很好的效果，尤其是 PLECS 模型优化中的在线热阻更新功能等。最后，基于相同的 ASC 工况，将优化后的 PLECS 、增强版的SPICE和3D有限元热仿真的结果，进行了对比分析，和相关的总结。

简要背景

根据相关论文和文献的研究，无论是 ASC 还是 浪涌电流 冲击，SiC MOSFET器件的主要失效模式，都与高温大电流下的芯片表层金属熔化相关。因此，如何尽可能准确地仿真评估，SiC MOSFET器件在上述极端工况下的结温Tvj，一直是业内研究热点，也是本文的重要研究内容。

基于SPICE的SiC MOSFET器件建模与优化

典型的SPICE模型(如英飞凌官网的SiC MOSFET SPICE模型)，默认都是基于规格书的SPEC进行校正(≤3xInom, ≤200˚C)，如图1中的区域B，无法覆盖与ASC和浪涌工况相关的区域D。因此，典型的SPICE器件模型，只适合常规工况相关的仿真。

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