碳化硅(SiC)功率器件展现出比硅(Si)器件更好的特性,应用在各种电力电子电路中。SiC双极型晶体管(BJT, Bipolar Junction Transistor)是一种非常有前景的高压功率开关器件,特别是在高温情况。与硅基BJT相比,其不受二次击穿问题的限制；与硅基IGBT和GTO等双极型器件相比,其不需要大于结电压的驱动来使器件导通电流；与其他两种SiC功率开关器件(SiC JFET和SiC MOSFET)相比,其没有绝对的栅氧问题,而且具有更低的导通电阻和更简单的器件工艺流程。因此,通过建立一个SiC BJT模型,来测试器件在电力电子换流系统中的潜在应用性具有重要的意义。本文基于BJT的工作原理出发,对SiC BJT建立电路级别模型(包括器件的静态和动态特性)。在成熟的硅基BJT模型基础上,建立SiC BJT的内部等效电路。考虑到BJT器件表面和空间电荷区载流子的复合,基极电流中包含两个外加的电流部分。器件动态特性通过结电容的模型体现,一般情况下,基极-发射极结和基极-集电极结不发生很大的正偏,扩散电容不起主要作用,电容模型是基于势垒电容来建模的。模型的参数值从器件实验测量曲线中拟合抽取,其中随温度变化的参数,要在不同温度下分别抽取。最后,将模型和参数值输入到电路仿真软件(例如Saber)中,建立SiC BJT模型。在仿真软件中测试器件的动静态特性,并与实测的不同温度和不同电压等级下的器件特性进行对比来验证建模结果。本文提出的SiC BJT模型,相比传统的Gummel-Poon模型,限制了参数的数量,并且包括双极型晶体管的准饱和效应。高压SiC BJT应用于功率开关电路中,在承担高电压的阻断状态和低导通压降的准饱和状态之间转换。所以,准确建立包括准饱和区的完整SiC BJT模型是非常重要的。准饱和效应是通过建立集电极电阻随电压变化的模型来反映的。