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POUR DIFFUSION IMMÉDIATE n° 3362

TOKYO, 9 juillet 2020 – Mitsubishi Electric Corporation (TOKYO : 6503) a annoncé aujourd'hui le développement d'un modèle SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) d'une très grande précision, dédié à l'analyse des circuits électriques des semi-conducteurs de puissance discrets. Cette technologie est en cours de déploiement dans un échantillonnage de SiC-MOSFET^* « série N 1 200 V », qui seront expédiés à partir du mois de juillet. Ce modèle simule des formes d'onde à commutation à grande vitesse en proposant des résultats presque aussi détaillés que les mesures réelles ; il assure un degré de précision considéré comme sans égal dans le secteur actuellement. Il devrait permettre le développement de conceptions de circuits plus efficaces pour les convertisseurs de puissance. Dorénavant, Mitsubishi Electric devrait ajouter plusieurs paramètres de température afin de permettre le fonctionnement de son modèle SPICE à haute température. La société a présenté ce nouveau modèle^** le 8 juillet, lors de la conférence PCIM Europe 2020 (conférence internationale sur la conversion de puissance et le déplacement intelligent), qui s'est tenue en ligne les 7 et 8 juillet.

1. *Transistor à effet de champ à structure métal-oxyde-semi-conducteur en carbure de silicium
2. **Présentation de la conférence : T. Masuhara, T. Horiguchi, Y. Mukunoki, T. Terashima, N. Hanano et E. Suekawa. « Development of an Accurate SPICE Model for a New 1.2 - kV SiC-MOSFET Device » (Développement d'un modèle SPICE précis pour les nouveaux SiC-MOSFET de 1,2 kV)

Fig. 1 : vue en coupe d'un SiC-MOSFET (à gauche) et exemple d'analyse de forme d'onde à commutation (à droite)
(type p : couche SiC avec implantation d'ions d'aluminium ; type n : couche SiC avec implantation d'ions d'azote)

Caractéristiques du SiC-MOSFET

Fig. 2 : vue en coupe d'un SiC-MOSFET

Le SiC-MOSFET contrôle la circulation du courant (courant de drain) entre l'électrode de drain et l'électrode de source, en fonction de la tension imposée à l'électrode de grille (Fig. 2). Le MOSFET présente des capacités parasites qui accumulent les charges et déterminent la vitesse de commutation. Lorsqu'une tension est appliquée aux électrodes de l'appareil, les valeurs de capacité sont modifiées, suite aux écarts de distance entre les couches accumulant des variations de charge positive et de charge négative. Suite à cela, la vitesse de commutation change. Si la distance entre les différentes couches est réduite, la valeur de capacité augmente, à l'inverse de la vitesse de commutation. Inversement, lorsque la distance entre les couches augmente, la valeur de capacité baisse et la vitesse de commutation est plus élevée.

Fonctions clés

1. 1)Un modèle SPICE unique permet la conception de circuits plus efficaces pour les convertisseurs de puissance

   Le modèle SPICE unique de Mitsubishi Electric effectue des simulations d'une grande précision, grâce à l'insertion de dépendances de tension des capacités parasites ayant fait l'objet d'une évaluation soigneuse. Il est désormais possible de simuler les formes d'onde du courant avec une grande précision lors de la commutation à grande vitesse, ce que ne proposait pas le modèle précédent. Ainsi, lors de la commutation à l'activation (pendant laquelle le SiC-MOSFET passe de la non-conduction à la conduction), les formes d'onde simulées de l'ensemble des tensions et courants sont proches des formes d'onde réelles expérimentées. L'erreur liée à l'augmentation du courant de drain est passée de 40 % à 15 % (voir Fig. 3, à droite).

   Le nouveau modèle permet de simuler de manière très précise la circulation du courant de drain à travers le circuit de conversion de puissance, sur l'ensemble de la plage de courants nominaux. Les concepteurs de circuits peuvent passer moins de temps à compléter les données avec des expériences, ce qui permet une amélioration de l'efficacité dès le début du développement d'un convertisseur de puissance. Grâce au nouveau modèle, vous pouvez également simuler de manière précise la forme d'onde du courant (forme d'onde du courant de grille) qui alimente le SiC-MOSFET, ce qui n'était pas possible auparavant (voir Fig. 3, à gauche). Ainsi, vous réduisez les coûts en choisissant des appareils suffisamment puissants pour fournir un courant suffisant au SiC-MOSFET.

   

   Fig. 3 : exemple d'analyse de formes d'onde de commutation lors de l'activation

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