dsd1-10 / dsd-01=Компоненты ИС / JOB / Уравнения

4

Модель BFET (Barriered FET) в CADENCE

1. Эквивалентная схема.

2. Уравнения модели.

2.1. Ток .

, (2.1)

где — дрейфовый ток в канале, — подпороговый ток.

2.1.1. Ток .

(2.2)

где , (2.3)

. (2.4)

Зависимость (2.4) предложена в [1].

Для MOS, -MESFET и НЕМТ при функция (2.3) является аппроксимацией теоретической зависимости [2], причем параметры и имеют следующий смысл:

; (2.5) . (2.6)

Для MESFET с однородным каналом также можно использовать эту аппроксимацию, но параметр лежит в диапазоне .

Функция для MOS, -MESFET и НЕМТ имеет вид: . Для MESFET с однородным каналом , где

— напряжение отсечки канала, – барьерный потенциал. Значения функции представлены в таблице. Практически всегда 0,2 В, поэтому при +0,2 В 0,75, и 1,33. Таким образом значение функции сколько-нибудь заметно отличается от 1 только в случае, когда напряжение близко к барьерному потенциалу . При этом не выполняется допущение о полном обеднении ОПЗ под затвором, в рамках которого получена функция . Учитывая этот факт, а также трудности верификации параметров функции в режиме затворных токов, в модели принято = 1, и

, (2.7)

где — корректировочный коэффициент.

Таблица

(Vgs – Vt)/VL	0	0,2	0,4	0,6	0,75	0,8	0,9	0,95	0,98	1
f	1	1,06	1,13	1,225	1,333	1,383	1,519	1,634	1,752	2

2.1.2. Подпороговый ток .

(2.10)

(скорректированная формула из [1]).

2.3. Токи .

; (2.11а)

. (2.11а)

2.4. Сопротивление .

. (2.14)

2.5. Емкости .

Для ВФХ емкостей приняты следующие уравнения:

; (2.12а)

, (2.12б)

где (2.13)

Эти уравнения качественно верно отражают особенности ВФХ (рис. 4.2) и достаточно точно описывают ВФХ при подгонке корректировочных коэффициентов , , и .

3. Параметры модели BFET (level 1).

№	Параметр	Ед. измерения	По умолчанию		Наименование	Примечания
			DFET	EFET
1	Vt0	В	- 0,6	+0,15	Пороговое напряжение при Vds = 0	Параметры Vt. По данным [1]: kt =0,035.
2	kt	—	0	0	Коэффициент обратной связи
3	gm	мА/Всм	1,6·103	3,2·103	Предельная крутизна	Параметры ВАХ тока Id.
4		1 / В	0,01	0,01	Параметр GOUT
5	VL	В	0,3	0,3	Параметр длины затвора
6	KG0	—	1	1	Параметр корректировки G0
7	Isub0	мА /см	0	0	Начальный подпороговый ток	Параметры ВАХ тока Isub.
8	msub	—	1,3 [1]	1,3 [1]	Фактор неидеальности Isub
9	Ig0	мА /см	410 -12	410 -12	Начальный ток затвора	Параметры ВАХ барьерного перехода.
10	mg	—	1,13	1,13	Фактор неидеальности Ig
11	RS	кОмсм	10 -4	10 -4	Сопротивление истока	Сопротивления контактов.
12	RD	кОмсм	10 -4	10 -4	Сопротивление стока
13	RG0	кОм /см	0	0	Сопротивление затвора
14	RB	кОм	0	0	Сопротивление подложки
15	Rgs	кОм	108	108	Сопротивление затвор-исток	Сопротивления утечки.
16	Rgd	кОм	108	108	Сопротивление затвор-сток
17	Rds	кОм	108	108	Сопротивление сток-исток
18	Ct	пФ /см	10	20	Начальная емкость затвор-канал	Параметры ВФХ барьерных емкостей.
19	CB	пФ /см	3	3	Краевая емкость затвор-канал
20	Vtc	В	0,1	0,1	Интервал спада C затвор-канал
21	KCL	пФ /см	10	10	Крутизна ВФХ затвор-канал
22	KСgs	—	0,7	0,7	Параметр корректировки Cgs
23	KСgd	—	1	1	Параметр корректировки Cgd
24	MСgs	—	1	1	Параметр корректировки Cgs
25	MСgd	—	1	1	Параметр корректировки Cgd
26	φT	В	2,5875×10-2	2,5875×10-2	Температурный потенциал	Т0 =300 К

4. Температурные зависимости параметров.

;

;

;

; .

Параметры k_t, g_m, V_L, K_G0, m_sub, m_g, R_S, R_D, R_G0, R_B, R_gs, R_gd, R_ds, C_t, C_B, V_tc, K_CL, K_Сgs, K_Сgd, M_Сgs, M_Сgd зависят от температуры следующим образом:

.

Температурные коэффициенты и параметры

№	Параметр		Ед. измерения	По умолчанию		Примечания
	В ф-лах	В модели		DFET	EFET
1	XVt0	XVt0	В/град	- 2·10 -3	- 1,8·10 -3	Параметры Vt.
2	Xkt	Xkt	—	0	0
3	Xgm	Xgm	—			Параметры ВАХ тока Id.
4	X	Xlambda	1 / В
5	XVL	XVL	—
8	XKG0	XKG0	—	0	0
	sub	PHIsub				Параметры ВАХ тока Isub.
9	XIsub0	XIsub0	—	2	2
10	Xmsub	Xmsub	—	0	0
11	XIg0	Xig0	—	2	2	Параметры ВАХ барьерного перехода.
12	VB	VB	B	1	1
13	Xmg	Xmg	—	0	0
14	XRS	XRS	—			Сопротивления контактов.
15	XRD	XRD	—
16	XRG0	XRG0	—
17	XRB	XRB	—
18	XRgs	XRgs	—			Сопротивления утечки.
19	XRgd	XRgd	—
20	XRds	XRds	—
21	XCt	XCt	—	0	0	Параметры ВФХ барьерных емкостей.
22	XCB	XCB	—	0	0
23	XVtc	XDELTAVtc	—	0	0
24	XKCL	XKCL	—	0	0
25	XKCgs	XKCgs	—	0	0
27	XKCgd	XKCgd	—	0	0
28	XMCgs	XMCgs	—	0	0
29	XMCgd	XMCgd	—	0	0

1. Conger J et al, Subthreshold current in CaAs MESFET’s, IEEE ED Let., 1988, v.9, № 3б, р.128-129.

2. Шур М. Современные приборы на основе арсенида галлия. М.: Мир, 1991, с. 527-529.