- •ВВЕДЕНИЕ
- •Последний пример иллюстрирует применение смешанного формата, в котором сигналы узлов 1, 2 и 7 описаны в двоичном формате, а узлы 3, 4, 5, 6 - в шестнадцатеричном.
- •USTIM STIM(7,1141) 1 2 3 4 5 6 7 IO_STM
- •4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
- •4.2. ДИОДЫ
- •4.3. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
- •4.4. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
- •4.5. МДП ТРАНЗИСТОРЫ
- •4.6. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ
- •4.7. КОМПАРАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ
- •4.8. МОДЕЛЬ МАГНИТНОГО СЕРДЕЧНИКА
4.4. Полевые транзисторы |
137 |
Ионизационный ток утечки затвора
ВЕРХНИЙ СПИСОК
Обозначение |
Справочные данные |
|
|
Ig1 |
Ток затвора |
Vdg1 |
Напряжение С-З при Ig1 |
Ig2 |
Ток затвора |
Vdg2 |
Напряжение С-З при Ig2 |
Id |
Ток стока |
Пояснения
НИЖНИЙ СПИСОК
Обозначен |
Значение по |
ие |
умолчанию |
ALFA |
10-5 |
Vk |
100 В |
В этом экране определяются параметры, описывающие ток ионизации, который появляется в открытом транзисторе (см. п. 4.3 работы [1]) и резко увеличивает ток утечки затвора. В качестве исходных данных задаются две пары значений тока стока и напряжения сток-затвор при некотором значении тока стока. Первая точка должна соответствовать низкому напряжению, а вторая - высокому.
Экран "Noise Voltage"
Шумовые характеристики
ВЕРХНИЙ СПИСОК |
|
НИЖНИЙ СПИСОК |
||
|
|
|
|
Значение по |
Обозначен |
Справочные данные |
|
Обозначен |
|
ие |
|
|
ие |
умолчанию |
en |
Эквивалентная плотность |
|
KF |
10 -18 |
|
входного напряжения шума |
|
|
1 |
Freq |
Частота для en |
|
AF |
|
Ids |
Ток стока для en |
|
|
|
По заданному значению эквивалентной спектральной плотности
1
напряжения шума, приведенного ко входу (в В/гц2 ), автоматически определяется коэффициент фликкер-шума KF. Коэффициент AF можно изменять, но обычно он близок к заданному по умолчанию значению 1.
4.5. МДП ТРАНЗИСТОРЫ
138 4. Идентификация параметров моделей с помощью PARTS
С помощью PARTS можно идентифицировать параметры модели МДП транзистора уровня 3. Основные параметры этой модели (подробнее см. п.
4.3 работы [1] и работу [2]), идентифицируемые программой PARTS: |
|
||||
KP |
- |
удельная крутизна; |
|
|
|
W |
- |
длина канала; |
|
|
|
L |
- |
ширина канала; |
|
|
|
VTO |
- |
пороговое напряжение при нулевом смещении подложка- |
|||
|
|
исток; |
|
|
|
CBD |
- |
емкость перехода подложка-сток при нулевом смещении; |
|||
PB |
- |
контактная разность потенциалов донной части p-n перехода; |
|||
MJ |
- |
коэффициент, учитывающий плавность p-n перехода; |
|
||
FC |
- |
коэффициент |
нелинейности |
барьерной |
емкости |
|
|
прямосмещенного p-n перехода; |
|
|
|
CGSO - |
удельная (на единицу ширины канала) емкость перекрытия |
||||
|
|
затвор-исток (возникает за счет боковой диффузии); |
|
||
CGDO - |
удельная (на единицу ширины канала) емкость перекрытия |
||||
|
|
затвор-сток (возникает за счет боковой диффузии); |
|
||
RD |
- |
объемное сопротивление стока; |
|
|
|
RDS |
- |
сопротивление утечки сток-исток; |
|
|
|
RS |
- |
объемное сопротивление истока; |
|
|
|
RG |
- |
объемное сопротивление затвора; |
|
|
|
IS |
- |
тепловой ток p-n перехода; |
|
|
N- коэффициент неидеальности в показателе экспоненты для p-n перехода.
Экран "Transconductance"
Крутизна затворно - стоковой ВАХ
|
ВЕРХНИЙ СПИСОК |
|
|
Обозначен |
Справочные данные |
ие |
|
gFS1 |
Проводимости прямой |
Id1 |
передачи при двух значениях |
gFS2 |
тока стока |
Id2 |
|
НИЖНИЙ СПИСОК
Обозначение |
Значение по |
|
умолчанию |
RS |
0.02 Ом |
KP |
20 10-6 |
W |
0.5 |
L |
2 10-6 |
Вданном экране задаются основные геометрические размеры транзистора
ипо зависимости крутизны от тока стока рассчитывается удельная крутизна KP и сопротивление истока RS, влияющее на крутизну при высоких уровнях тока. В качестве исходных данных задаются два значения крутизны gFS1 и
4.5. МДП транзисторы |
139 |
gFS1 при двух значениях тока стока Id1 и Id1. Ток Id1 должен соответствовать низкому уровню тока, а Id2 - высокому. В идеальном приборе согласно модели крутизна нарастает пропорционально корню из тока стока. Но при больших токах начинает сказываться падение напряжения на RS. Именно это отклонение и позволяет определить величину RS. При расчетах делается ряд предположений о структуре прибора, в частности о толщине окисла под затвором, которая, впрочем, обычно мало сказывается на точности модели.
Экран "Transfer Curve"
Затворно-стоковая ВАХ транзистора
ВЕРХНИЙ СПИСОК |
|
НИЖНИЙ СПИСОК |
||
|
|
|
|
Значение по |
Обозначен |
Справочные данные |
|
Обозначени |
|
ие |
|
|
е |
умолчанию |
Id |
Ток стока |
|
VTO |
3 В |
Vgs |
Напряжение З-И для |
|
|
|
|
Id |
|
|
|
В данном экране по затворно-стоковой характеристике автоматически определяется пороговое напряжение. В качестве исходных данных задается одна точка ВАХ (Id, Vgs). Используются ранее идентифицированные параметры, определяющие крутизну и RS. Если не удается удовлетворительно аппроксимировать ВАХ, можно вернуться к предыдущим экранам и попробовать переопределить эти параметры. Вообще говоря, обычно надо не столько получить точное значение VTO, сколько хорошо аппроксимировать ВАХ в рабочей точке. Если идентификация параметров проводится для включения в библиотеку, то полезно задавать ток Id близким к максимальному постоянному току прибора.
Экран "Rds(on) Resistance"
Сопротивление сток-исток во включенном состоянии
ВЕРХНИЙ СПИСОК |
|
НИЖНИЙ СПИСОК |
|
|
|
140 4. Идентификация параметров моделей с помощью PARTS
Обозначен |
Справочные данные |
ие |
|
Rds |
Сопротивление сток-исток |
Vgs |
Напряжение З-И для Rds |
Id |
Ток стока для Rds |
Обозначен |
Значение по |
ие |
умолчанию |
Rd |
0.01 Ом |
В данном экране по статическому сопротивлению сток-исток во включенном состоянии транзистора автоматически рассчитывается омическое сопротивление стока. В модели сопротивление открытого транзистора определяется тремя составляющими: нелинейным сопротивлением канала и последовательно включенными омическими сопротивлениями истока и стока. Первые две составляющие уже известны, а третья (Rd) определяется так, чтобы общее сопротивление соответствовало заданному. Если при этом Rd получится отрицательным, надо или подкорректировать данные предыдущих экранов, или отказаться от точного описания сопротивления открытого транзистора и задать Rd=0.
Экран "Zero-bias Leakage"
Утечка сток-исток закрытого транзистора
ВЕРХНИЙ СПИСОК
Обозначение |
Справочные данные |
|
|
|
|
Idss |
Ток утечки сток-исток |
|
Vds |
Напряжение |
сток- |
|
исток |
|
НИЖНИЙ СПИСОК
Обознач |
Значение по |
е-ние |
умолчанию |
RDS |
1 МОм |
В этом экране по заданному току утечки сток-исток при напряжении затвор-исток равном нулю (утечка в основном обусловлена поверхностными эффектами) определяется сопротивление RDS, которое шунтирует канал в модели.
Экран "Output Capacitance"
Емкость сток-подложка
ВЕРХНИЙ СПИСОК |
|
НИЖНИЙ СПИСОК |
|
|
|
4.5. МДП транзисторы |
141 |
Обозначен |
Справочные |
ие |
данные |
Ciss |
Входная емкость |
Coss |
Выходная емкость |
Crss |
Проходная емкость |
Vds |
Напряжение С-И |
Обозначени |
Значение по умолчанию |
е |
|
CBD |
1 нФ |
PB |
0.8 В |
MJ |
0.5 |
FC |
0.5 |
В этом экране по заданным значениям емкостей транзистора при некотором напряжении сток-исток Vds определяются параметры емкости p-n перехода сток-подложка. Обычно эта емкость не велика и оказывает малое воздействие по сравнению с другими емкостями.
Экран "Turn-on Charge"
Заряд включения
ВЕРХНИЙ СПИСОК
Обозначение |
Справочные данные |
|
|
Qg |
Заряд затвора для |
|
включения Id от источника |
|
Vdd |
Qgs |
Заряд затвор-исток для |
|
начала переключения |
Vdd |
Напряжение источника |
|
сигнала для Qg |
Id |
Нагрузочный ток стока |
НИЖНИЙ СПИСОК
Обознач |
Значение |
е-ние |
по |
|
умолчанию |
CGSO |
4 нФ |
|
|
CGDO |
1 нФ |
|
|
В этом экране определяются паразитные емкости перекрытия затвора, возникающие за счет боковой диффузии. Эти емкости вместе с уже идентифицированной емкостью канала определяют заряд, требуемый для включения транзистора.
Включение производится от источника импульса с амплитудой Vdd. Величина Qgs - заряд, требуемый для того, чтобы напряжение затвор-исток наросло от нуля до порога VTO. Величина Qg - полный заряд, необходимый для включения тока нагрузки Id. Разность этих зарядов определяется проходной емкостью затвор-сток.
142 4. Идентификация параметров моделей с помощью PARTS
К сожалению, в отечественных справочниках требуемые заряды не приводятся. Их можно рассчитать по экспериментальным данным, если провести соответствующие эксперименты. В противном случае приходится задавать непосредственно емкости CGSO и CGDO в нижний список. При этом надо учитывать, что в модели полные емкости затвор-исток и затворсток получаются умножением величин CGSO и CGDO на ширину канала W. Так что если известны полные емкости, то их надо разделить на W, чтобы задать CGSO и CGDO.
Экран "Switching Time"
Время выключения
|
ВЕРХНИЙ СПИСОК |
|
|
Обоз |
Справочные данные |
на-чение |
|
tf |
Время спада тока Id от источника Vdd |
Id |
Нагрузочный ток стока |
Vdd |
Напряжение источника сигнала |
Zo |
Сопротивление источника сигнала |
НИЖНИЙ СПИСОК
Обозн |
Значение |
а-чение |
по умолчанию |
RG |
5 Ом |
В этом экране по заданному времени выключения нагрузочного тока стока Id от источника сигнала с амплитудой Vdd и сопротивлением Zo определяется омическое сопротивление затвора. Это сопротивление ограничивает ток затвора и вместе с паразитными емкостями, которые уже идентифицированы в предыдущем экране, определяет временные задержки. Под временем спада в данном экране понимается длительность спада именно тока стока, а не выходного напряжения.
Экран "Reverse Drain Current"
Обратный ток стока