一种并联SiCMOSFET器件的一致性筛选方法与流程

本发明涉及大功率半导体器件，尤其是涉及一种并联sic mosfet器件的一致性筛选方法、计算设备及存储介质。

背景技术：

1、在大电流、大功率应用场景中，通常使sic mosfet多芯片并联或分立器件并联，以增加电流承载能力和功率容量。但是由于器件制造参数差异性使并联分支各参数不匹配，继而导致器件并联中的电流不平衡和振荡。这些参数分为电路寄生参数和半导体器件特性参数，通常对称电路中每个并联分支的寄生参数基本相同，在此前提下常见的均流方式是筛选出一致性较好的器件用于并联。

2、现有技术中通过阈值电压和跨导评估瞬态电流不平衡问题的方法往往只针对动态或静态均流，阈值划分结果是粗略和不准确的，没有建立电流和相关特性参数的关系模型；还有基于输出曲线的距离参数来评估电流的不均衡度的方法，但是这种方法需要每个器件的输出曲线，测试效率较低，且并没有建立相关的关系模型，缺乏理论基础。

3、因此，现有的并联功率半导体器件的筛选方法无法实现精度和效率的兼顾。

技术实现思路

1、为了提高器件一致性筛选的精度和效率，本发明提出一种并联sic半导体器件的筛选方法，首先对器件的特性参数进行了物理建模，推导出了漏源极电流和特性参数之间的关系式。通过关系式可以量化器件之间的一致性。最后基于dbscan和层次聚类算法可以快速且准确地筛选出一致性接近的器件。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种并联sic mosfet器件的一致性筛选方法，包括：构建sic mosfet器件的开关瞬态电流和特性参数之间的关系模型；基于关系模型获取待筛选的sic mosfet器件在并联电路中的电流分配差异性；将电流分配差异性换算为距离参数，使用基于密度的聚类算法将器件按照距离参数划分为不同分组；对同一分组的器件进行层次聚类，按照一致性排序结果筛选出用于并联的器件。

3、可选地，在本发明提供的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法中，根据sicmosfet的物理模型获取sic mosfet的特性参数，特性参数包括导通电阻、阈值电压和跨导系数；根据萨支唐方程量化sic mosfet器件的漏源极电流与阈值电压、导通电阻和跨导系数的关系表达式。

4、可选地，在本发明提供的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法中，根据漏源极电流与阈值电压、导通电阻和跨导系数的关系表达式，计算sic mosfet器件在并联电路中瞬态电流的分配和稳态电流的分配；将瞬态电流的分配和稳态电流的分配进行加权平均计算，获得不同器件之间在同一驱动电路下电流分配的差异性。

5、可选地，在本发明提供的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法中，漏源极电流与阈值电压、导通电阻和跨导系数的关系表达式为：

6、

7、ids为漏源极电流，vth为阈值电压，rdson为导通电阻，gm为跨导系数。

8、可选地，在本发明提供的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法中，将待筛选的sic mosfet器件的导通电阻大小代入漏源极电流与阈值电压、导通电阻和跨导系数的关系表达式，计算待筛选的器件在并联电路中瞬态电流的分配；

9、通过下述公式计算待筛选的器件在并联电路中稳态电流的分配：

10、

11、其中，idj为第j个器件的稳态电流，rdsonj为第j个器件的导通电阻，n为待筛选的器件的数量。

12、可选地，在本发明提供的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法中，sic mosfet器件的导通电阻为：

13、

14、式中，rdson为导通电阻，rch为沟道电阻，rm为其余电阻，μ是载流子的迁移率，cox是单位栅极电容大小，w和l分别表示沟道的宽度和长度，kmos＝μcoxw/l,vgs-vth为栅极偏置电压。

15、可选地，在本发明提供的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法中，基于电流分配差异性计算不同器件之间的距离参数，构建距离矩阵；确定距离矩阵中同一组器件并联电流分配差异的最大容纳范围和同一组器件最少器件数；计算每个器件最大容纳范围内的器件个数，并根据最少器件数进行分类，得到核心点和噪声点；根据核心点之间的距离将器件分为不同的簇，将非核心点分配到与其距离最近的核心点所在的簇，直到所有的器件被分配到一个簇中或者被标记为噪声点。

16、可选地，在本发明提供的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法中，计算器件之间的距离来确定相似度，得到相似度矩阵；将相似度矩阵输入聚类算法中，将相似度高的器件合并得到聚类树；根据预设的阈值将聚类树分为不同的器件分组；对每个器件分组按照一致性排序结果筛选出用于并联的器件。

17、根据本发明的第二方面，提供一种计算设备，包括：至少一个处理器；和存储有程序指令的存储器，其中，程序指令被配置为适于由至少一个处理器执行，程序指令包括用于执行上述并联sic mosfet器件的一致性筛选方法的指令。

18、根据本发明的第三方面，提供一种存储有程序指令的可读存储介质，当程序指令被计算设备读取并执行时，使得计算设备执行上述的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法。

19、本发明的提供的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法，通过对sic mosfet器件建模分析量化了器件在并联电路中sic mosfet电流分配，可以计算出不同器件在同一驱动电路下电流分配的不均衡度。筛管前需要的sic mosfet特性参数较少，且测量起来较为方便，不需要复杂的输出曲线和转移曲线等参数；

20、运用基于密度的dbscan聚类方法可以快速的将大批量的器件进行初步分组，初次筛选后确保同一分组下的器件有更好的一致性；使用层次聚类分析对同一组的器件进行量化细分，按照器件的一致性从下至上生成聚类树，筛选出用于并联的器件，能够提高器件一致性筛选的精度和效率。

21、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

1.一种并联sic mosfet器件的一致性筛选方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法，其特征在于，所述构建sic mosfet器件的开关瞬态电流和特性参数之间的关系模型的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法，其特征在于，所述获取待筛选的sic mosfet器件在并联电路中电流分配的差异性的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法，其特征在于，所述漏源极电流与阈值电压、导通电阻和跨导系数的关系表达式为：

5.根据权利要求3所述的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法，其特征在于，所述根据所述漏源极电流与阈值电压、导通电阻和跨导系数的关系表达式计算sic mosfet器件在并联电路中瞬态电流的分配和稳态电流的分配的步骤包括：

6.根据权利要求5所述的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法，其特征在于，所述sicmosfet器件的导通电阻为：

7.根据权利要求1所述的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法，其特征在于，所述将所述电流分配差异性换算为距离参数，使用基于密度的聚类算法将器件按照距离参数划分为不同分组的步骤包括：

8.根据权利要求1所述的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法，其特征在于，所述对同一分组的器件进行层次聚类，按照一致性排序结果筛选出用于并联的器件的步骤包括：

9.一种计算设备，包括：

10.一种存储有程序指令的可读存储介质，当所述程序指令被计算设备读取并执行时，使得所述计算设备执行如权利要求1-8任意一项中所述的并联sic mosfet器件的一致性筛选方法。