Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Архангелский ПСпице и Десигн Центер Ч2 1996.pdf
Скачиваний:
58
Добавлен:
16.08.2013
Размер:
1.71 Mб
Скачать

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