功率VDMOS(垂直双扩散MOSFET)以其高输入阻抗、高功率增益、驱动电路简单和热稳定性好等优点,在高速度和中等功率场合得到了广泛的应用。然而,HSPICE模型库中传统的MOSFET模型都是根据横向结构的小功率MOSFET工作机理建立的,无法准确模拟垂直结构的功率VDMOS的各种特性。针对这一问题,国内外普遍采用的是宏模型(Macro Model)的方法,即用HSPICE中已定义的基本物理模型的组合,来描述功率VDMOS器件的等效电路,并将等效电路作为功率VDMOS的HSPICE仿真模型。论文来源于和美国某著名半导体公司合作的项目。本文在深入分析功率VDMOS工作机理的基础上,为其公司最新推出的一款功率VDMOS器件建立了HSPICE仿真宏模型。此宏模型能在-50℃~125℃范围内,准确的模拟功率VDMOS的直流和动态特性。论文主要工作包括:1.详细研究了功率VDMOS的直流特性、热特性和动态特性,提出一种新的等效电路结构。2.提取了等效电路中所有组成元件的参数。本文主要采用了两种参数提取方法:(1)将器件特性方程线性化,用最小二乘法提取相应参数。此宏模型中的电容参数,寄生体二极管参数都是采用的这个方法;(2)借助专用软件提取参数。有些器件特性方程比较复杂,难以线性化,使用参数提取软件能大大提高工作的效率和精度。此宏模型中的大部分直流参数都是借助安捷伦公司的参数提取软件IC-CAP得到的。3.测量了参数提取所必须的实验数据,包括功率MOSFET的输出特性曲线,转移特性曲线,寄生体二极管正向导通特性曲线,热特性曲线,寄生电容随偏压变化曲线(C-V曲线)。4.将功率VDMOS最典型的特性曲线的测试数据与采用宏模型得到的仿真结果进行了对比,验证了等效电路的合理性及参数提取的精度。