-48-

11. Модель мдпт в spice

SPICE — наиболее распространенная система схемотехнического моделирования ИМС. Система использует линеаризованные (для малого сигнала) и нелинейные (для большого сигнала) модели компонентов. К числу компонентов относятся активные и пассивные приборы, а также соединительные линии. Для сложных компонентов используются модели нескольких уровней сложности.

Модель— это система уравнений, описывающих поведение компонента при включении в схему. Для понимания модели удобно рассматриватьэквивалентую схемукомпонента и уравнения, описывающие электрические свойства ееэлементов.

Взаимодействие элементов описывается уравнениями Кирхгофа и включено в систему автоматически. Уравнения для элементов содержат набор параметров модели.

Параметры модели компонента включают:

1. Электрофизические константы используемых материалов.

2. Геометрические размеры компонента.

3. Электрофизические параметры структуры компонента (концентрации примеси, времена жизни, параметры, определяющие кинетические свойства носителей заряда и т.п.).

4. Параметры, определяющие статические ВАХ.

5. Параметры, определяющие динамические характеристики (емкости, индуктивности).

6. Параметры, определяющие температурные изменения характеристики элемента.

7. Параметры, определяющие шумовые характеристики элемента.

Таблица 12.1. Электрофизические константы

Заряд электрона	Кл
Константа Больцмана	Дж/К
Диэлектрическая проницаемость вакуума	Ф/м
Диэлектрическая проницаемость кремния
Диэлектрическая проницаемость окисла
Разность термоэлектронной работы выхода из Al и электронного сродства Si	В
Собственная концентрация носителей при 300 K	см-3

Значения параметровустанавливаются на основефизических уравнений, описывающих свойства компонента, иэкспериментальных данных. Для 3-мерных моделей составить точные аналитические уравнения на строгой физической основе невозможно. Поэтому используютсяформализованныеуравнения, часто не имеющие явного физического смысла. Их параметрыверифицируются(устанавливаются) для применяемого технологического процесса.

Используемые уравнения являются приближенными, а экспериментальные измерения имеютконечную точность.Поэтому верификация параметров может быть выполнена однозначно только для определенногодиапазона электрического состояния компонента.

Число параметров может быть велико (десятки и сотни). Адекватная верификация всехпараметров практически невозможна. Значения параметров, верификацию которых провести не удается, принимаютсяпо умолчанию.

Нелинейная модель мдпт – Level 1

Эквивалентная схема МДПТ соответствует его структуре. В системе SPICE используются модели нескольких уровней сложности. Эквивалентная схема МДПТ для моделей 1-го и 2-го уровней (level1,level2), а также соответствующие ей элементы структуры показаны на рис. 11.1.

Эти модели являются простейшими, поэтому не учитывают ряд тонких физических эффектов, перечисленных ниже.

Учтенные эффекты: Неучтенные эффекты (основные):

1. Зависимость . 1. Влияниена ВАХ.

2. Зависимости емкостей от топологии. 2. Зависимости ,.

3. Наклон ВАХ в пологой обл. 3. Подпороговый ток.

(феноменологически). 4. Зависимость .

5. Модуляция длины канала

6. Ток затвора.

Во всех формулах моделей используются напряжения на внутреннем МДПТ (,… в отличие отвнешнихнапряжений,…).

Ниже рассмотрены уравнения, описывающие элементы эквивалентной схемы на рис. 11.1б.