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Микросхемотехника / amelina_m_a_amelin_s_a_programma_shemotehnicheskogo_modeliro

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11. Ɇɨɞɟɥɢ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɵɯ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɨɜ ɢ ɜɵɱɢɫɥɟɧɢɟ ɢɯ ɩ ɪ ɦɟɬɪɨɜ

521

VC = VCC – VPS; VE = –VEE + VNS.

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ ɞɥɹ ɭɩɪɚɜɥɹɟɦɵɯ ɢɫɬɨɱɧɢɤɨɜ

I(GA) = GA (V(A1)–V(A2));

I(GCM)= GCM V(CM);

I(F1) = GB I(VS1)–GB I(VC)+GB I(VE)+GB I(VLP)–GB I(VLN);

V(E1) V(VCC) V(VEE) ;

2

V(H1) = 1000 (I(VS2));

V(VS1)= 0.0 (ɂɫɩɨɥɶɡɭɟɬɫɹ ɬɨɥɶɤɨ ɞɥɹ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ ɬɨɤ );

V(VS2)= 0.0 (ɂɫɩɨɥɶɡɭɟɬɫɹ ɬɨɥɶɤɨ ɞɥɹ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ ɬɨɤ ).

Ɉɬɦɟɬɢɦ, ɱɬɨ ɦɨɞɟɥɢ LEVEL 2 ɢ LEVEL 3 ɢɫɩɨɥɶɡɭɸɬ ɜɯɨɞɧɨɣ ɩɚɪɚɦɟɬɪ GBW, ɧɚɡɵɜɚɟɦɵɣ ɩɥɨɳɚɞɶɸ ɭɫɢɥɟɧɢɹ ɩɪɨɢɡɜɟɞɟɧɢɟ ɩɨɥɨɫɵ ɩɪɨɩɭɫɤɚɧɢɹ ɧɚ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɭɫɢɥɟɧɢɹ. ɋɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɚɹ ɦɨɞɟɥɶ ɨɩɟɪɚɰɢɨɧɧɨɝɨ ɭɫɢɥɢ- ɬɟɥɹ ɛɭɞɟɬ ɢɦɟɬɶ ɧɚ ɱɚɫɬɨɬɟ F=GBW ɩɪɢ ɪɚɡɨɦɤɧɭɬɨɣ ɰɟɩɢ ɨɛɪɚɬɧɨɣ ɫɜɹɡɢ ɡɚɩɚɫ ɩɨ ɮɚɡɟ ɪɚɜɧɵɣ PM ɢ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɭɫɢɥɟɧɢɹ -3.01 ɞȻ. ɉɪɢ ɷɬɨɦ ɩɟɪɟ- ɫɟɱɟɧɢɟ ɚɫɢɦɩɬɨɬɵ ɫɪɟɞɧɟɣ ɱɚɫɬɢ Ʌ ɑɏ (ɫ ɧɚɤɥɨɧɨɦ -20 ɞȻ/ɞɟɤ) ɫ ɩɪɹɦɨɣ ɥɢɧɢɟɣ F=GBW ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɜ ɬɨɱɤɟ 0,0 ɞȻ.

ɋɥɟɞɭɟɬ ɨɬɦɟɬɢɬɶ, ɱɬɨ ɩɚɪɚɦɟɬɪ ɡɚɩɚɫ ɩɨ ɮɚɡɟ PM ɫɜɹɡɚɧ ɫ ɮɚɡɨɜɵɦ ɫɞɜɢɝɨɦ PHA ɜɵɯɨɞɧɨɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɫɥɟɞɭɸɳɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ:

PM = PHA + 180q.

ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, ɞɥɹ ɬɨɝɨ ɱɬɨɛɵ ɩɨɫɬɪɨɢɬɶ ɡɚɩɚɫ ɩɨ ɮɚɡɟ PM ɜ ɪɟɠɢɦɟ AC ɚɧɚɥɢɡɚ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨ ɜ ɤɚɱɟɫɬɜɟ Y eɯpression ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɬɶ ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ

PH(V(OUT)) + 180.

11.6.4. Ɉɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ ɦɨɞɟɥɢ ɨɩɟɪɚɰɢɨɧɧɨɝɨ ɭɫɢɥɢɬɟɥɹ

ɉɪɨɝɪɚɦɦɚ MODEL ɧɟ ɫɬɪɨɢɬ ɤɚɤɢɯ-ɥɢɛɨ ɝɪɚɮɢɤɨɜ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤ ɨɩɟɪɚ- ɰɢɨɧɧɵɯ ɭɫɢɥɢɬɟɥɟɣ (Ɉɍ). ɉɨɥɶɡɨɜɚɬɟɥɶ ɧɚ ɬɪɟɯ ɷɤɪɚɧɚɯ ɜɜɨɞɢɬ ɩɚɫɩɨɪɬɧɵɟ ɞɚɧɧɵɟ Ɉɍ, ɧɚ ɨɫɧɨɜɚɧɢɢ ɤɨɬɨɪɵɯ ɪɚɫɫɱɢɬɵɜɚɸɬɫɹ (ɜɜɨɞɹɬɫɹ) ɩɚɪɚɦɟɬɪɵ ɟɝɨ ɦɚɤɪɨɦɨɞɟɥɢ (ɬɚɛɥ. 11.12).

Ɍ ɚ ɛ ɥ ɢ ɰ ɚ 1 1 . 1 2 . ɗɤɪɚɧɵ ɩɪɨɝɪɚɦɦɵ MODEL ɞɥɹ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ

ɦɨɞɟɥɢ ɨɩɟɪɚɰɢɨɧɧɨɝɨ ɭɫɢɥɢɬɟɥɹ

ɗɤɪɚɧ 1

ȼɜɨɞɹɬɫɹ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ, ɨɩɬɢɦɢɡɚɰɢɹ ɧɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɢɬɫɹ: LEVEL ɬɢɩ ɦɨɞɟɥɢ, ɜɫɟɝɞɚ ɧɚɡɧɚɱɚɟɬɫɹ ɬɢɩ 3;

TYPE ɬɢɩ ɜɯɨɞɧɵɯ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɨɜ: 1 – NPN, 2 – PNP, 3 – NJFET; ȼɯɨɞɧɵɟ ɋ ɟɦɤɨɫɬɶ ɤɨɪɪɟɤɰɢɢ (30 ɩɎ);

ɞɚɧɧɵɟ Ⱥ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɭɫɢɥɟɧɢɹ ɧɚ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɦ ɬɨɤɟ (200K); ROUTAC ɜɵɯɨɞɧɨɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɦɭ ɬɨɤɭ (75 Ɉɦ); ROUTDC ɜɵɯɨɞɧɨɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɦɭ ɬɨɤɭ (125 Ɉɦ); VOFF ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɫɦɟɳɟɧɢɹ ɧɭɥɹ (1 ɦȼ)

 

522

ɉɪɨɝɪ ɦɦ ɫɯɟɦɨɬɟɯɧɢɱɟɫɤɨɝɨ ɦɨɞɟɥɢɪɨɜ ɧɢɹ Micro-Cap. ȼɟɪɫɢɢ 9, 10

 

 

Ɉɤɨɧɱɚɧɢɟ ɬɚɛɥ. 11.12

 

 

 

 

 

 

ɗɤɪɚɧ 2

 

 

 

ȼɜɨɞɹɬɫɹ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ, ɨɩɬɢɦɢɡɚɰɢɹ ɧɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɢɬɫɹ:

 

 

 

IOFF ɪɚɡɧɨɫɬɶ ɜɯɨɞɧɵɯ ɬɨɤɨɜ ɫɦɟɳɟɧɢɹ (1 ɧ );

 

 

 

SRP ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɚɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɧɚɪɚɫɬɚɧɢɹ ɜɵɯɨɞɧɨɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ

 

ȼɯɨɞɧɵɟ

(5 105 ȼ/ɫ);

5

 

ɞɚɧɧɵɟ

SRN ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɚɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɫɩɚɞɚ ɜɵɯɨɞɧɨɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ (5 10

ȼ/ɫ);

 

IBIAS ɜɯɨɞɧɨɣ ɬɨɤ ɫɦɟɳɟɧɢɹ (0,1 ɦɤ );

 

 

 

 

 

 

VEE ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɨɝɨ ɩɢɬɚɧɢɹ (–15 ȼ);

 

 

 

VCC ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɩɨɥɨɠɢɬɟɥɶɧɨɝɨ ɩɢɬɚɧɢɹ (15 ȼ);

 

 

 

VPS ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɨɟ ɜɵɯɨɞɧɨɟ ɩɨɥɨɠɢɬɟɥɶɧɨɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ (13 ȼ)

 

 

ɗɤɪɚɧ 3

 

 

 

ȼɜɨɞɹɬɫɹ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ, ɨɩɬɢɦɢɡɚɰɢɹ ɧɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɢɬɫɹ:

 

 

 

VNS ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɨɟ ɜɵɯɨɞɧɨɟ ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɨɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ (–13 ȼ);

 

 

CMRR ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɩɨɞɚɜɥɟɧɢɹ ɫɢɧɮɚɡɧɨɝɨ ɫɢɝɧɚɥɚ (105);

 

 

ȼɯɨɞɧɵɟ

GBW ɩɥɨɳɚɞɶ ɭɫɢɥɟɧɢɹ (ɪɚɜɧɚ ɩɪɨɢɡɜɟɞɟɧɢɸ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚ ɭɫɢɥɟ-

 

ɞɚɧɧɵɟ

ɧɢɹ ɧɚ ɱɚɫɬɨɬɭ ɩɟɪɜɨɝɨ ɩɨɥɸɫɚ) (106 Ƚɰ);

 

 

 

ɊɆ ɡɚɩɚɫ ɩɨ ɮɚɡɟ ɧɚ ɱɚɫɬɨɬɟ ɟɞɢɧɢɱɧɨɝɨ ɭɫɢɥɟɧɢɹ, ɝɪɚɞ. (60);

 

 

 

PD ɩɨɬɪɟɛɥɹɟɦɚɹ ɦɨɳɧɨɫɬɶ (25 ɦȼɬ);

 

 

 

IOSC ɜɵɯɨɞɧɨɣ ɬɨɤ ɤɨɪɨɬɤɨɝɨ ɡɚɦɵɤɚɧɢɹ (20 ɦ )

 

ɉɪɢɦɟɱɚɧɢɟ. ȼ ɫɤɨɛɤɚɯ ɭɤɚɡɚɧɵ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɩɨ ɭɦɨɥɱɚɧɢɸ

11.7.Ⱥɪɫɟɧɢɞ-ɝɚɥɥɢɟɜɵɟ ɩɨɥɟɜɵɟ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɵ GaAsFET

11.7.1.Ɇɨɞɟɥɶ ɚɪɫɟɧɢɞ-ɝɚɥɥɢɟɜɨɝɨ ɩɨɥɟɜɨɝɨ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ

Ɏɨɪɦɚɬ SPICE

B<ɢɦɹ> <ɫɬɨɤ> <ɡɚɬɜɨɪ> <ɢɫɬɨɤ> <ɢɦɹ ɦɨɞɟɥɢ> [area] [OFF] [IC=<vds>[,vgs]]

ɉɪɢɦɟɪ:

B1 5 7 9 2N3531 1 OFF IC=1.0,2.5

Ɏɨɪɦɚɬ ɫɯɟɦ Micro-Cap

GaAsFET

xɬɪɢɛɭɬ PART <ɢɦɹ>

ɉɪɢɦɟɪ:

 

 

 

 

B1

 

 

 

 

 

 

 

 

B1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xɬɪɢɛɭɬ VALUE [area] [OFF] [IC=<vds>[,vgs]]

ɉɪɢɦɟɪ

Ɋɢɫ. 11.18

:

1.5 OFF IC=0.05,1.00

ɪɫɟɧɢɞ-ɝɚɥɥɢɟɜɵɣ

x ɬɪɢɛɭɬ MODEL <ɢɦɹ ɦɨɞɟɥɢ>

ɩɨɥɟɜɨɣ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ

ɉɪɢɦɟɪ:

 

GFX_01

 

ɉɪɢɛɨɪ ɹɜɥɹɟɬɫɹ n-ɤɚɧɚɥɶɧɵɦ. ɇɟɬ ɪɚɡɧɨɜɢɞɧɨɫɬɟɣ ɫ ɤɚɧɚɥɨɦ p-ɬɢɩɚ. LEVEL 1 ɫɩɟɰɢɮɢɰɢɪɭɟɬ ɦɨɞɟɥɶ Ʉɭɪɬɢɫɚ, LEVEL 2 — ɦɨɞɟɥɶ Ɋɷɣɬɟɨɧɚ ɢɥɢ ɋɬɚɰɚ, LEVEL 3 — ɦɨɞɟɥɶ Ɍɪɢɤɜɢɧɬɚ. Ʉɥɸɱɟɜɨɟ ɫɥɨɜɨ OFF ɨɬɤɥɸɱɚɟɬ ɩɪɢɛɨɪ

ɨɬ ɫɯɟɦɵ ɧɚ ɩɟɪɜɨɣ ɢɬɟɪɚɰɢɢ ɜɵɱɢɫɥɟɧɢɹ ɪɚɛɨɱɟɣ ɬɨɱɤɢ ɩɨ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɦɭ ɬɨɤɭ (Operating point). ȼɜɨɞ ɧɚɱɚɥɶɧɵɯ ɭɫɥɨɜɢɣ ɫ ɩɨɦɨɳɶɸ [IC=Vds[,Vgs]] ɩɪɢɫɜɚɢ- ɜɚɟɬ ɧɚɱɚɥɶɧɵɟ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹɦ ɫɬɨɤ-ɢɫɬɨɤ ɢ ɡɚɬɜɨɪ-ɢɫɬɨɤ.

11. Ɇɨɞɟɥɢ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɵɯ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɨɜ ɢ ɜɵɱɢɫɥɟɧɢɟ ɢɯ ɩ ɪ ɦɟɬɪɨɜ

523

Ɏɨɪɦɚɬ ɬɟɤɫɬɨɜɨɣ ɞɢɪɟɤɬɢɜɵ ɦɨɞɟɥɢ ɚɪɫɟɧɢɞ-ɝɚɥɥɢɟɜɨɝɨ ɩɨɥɟɜɨɝɨ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ:

.MODEL <ɢɦɹ ɦɨɞɟɥɢ> GASFET([ɩɚɪɚɦɟɬɪɵ ɦɨɞɟɥɢ])

ɉɪɢɦɟɪ:

.MODEL B1 GASFET (VTO=-2 ALPHA=2 BETA=1E-4 LAMBDA=1E-3)

11.7.2.ɉɚɪɚɦɟɬɪɵ ɦɨɞɟɥɢ ɚɪɫɟɧɢɞ-ɝɚɥɥɢɟɜɨɝɨ ɩɨɥɟɜɨɝɨ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ

Ɍɚ ɛ ɥ ɢ ɰ ɚ 1 1 . 1 3 . ɉɚɪɚɦɟɬɪɵ ɦɨɞɟɥɢ ɚɪɫɟɧɢɞ-ɝɚɥɥɢɟɜɨɝɨ ɩɨɥɟɜɨɝɨ

ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ

Ɉɛɨɡɧɚɱɟɧɢɟ

LEVEL

ɋɨɞɟɪɠɚɧɢɟ

Ɂɧɚɱɟɧɢɟɩɨ ɭɦɨɥɱɚɧɢɸ

ȿɞɢɧɢɰɚ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ

AREA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LEVEL

1–3

Ɍɢɩ ɦɨɞɟɥɢ: 1 — ɦɨɞɟɥɶ Ʉɭɪɬɢɫɚ, 2 —

1

 

 

ɦɨɞɟɥɶ Ɋɷɣɬɟɨɧɚ, 3 — ɦɨɞɟɥɶ TriQuint

 

 

VTO

1–3

Ȼɚɪɶɟɪɧɵɣ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥ ɩɟɪɟɯɨɞɚ ɒɨɬɬɤɢ

–2.5

ȼ

 

ɢɥɢ ɩɨɪɨɝɨɜɨɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ

 

ALPHA

1–3

Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɞɥɹ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɧɚɫɵɳɟ-

2.0

1/ȼ

 

 

 

ɧɢɹ ɬɨɤɚ ɫɬɨɤɚ

 

 

 

 

 

ɍɞɟɥɶɧɚɹ ɤɪɭɬɢɡɧɚ (ɭɞɟɥɶɧɚɹ ɩɟɪɟɞɚɬɨɱ-

 

2

 

BETA

1–3

ɧɚɹ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɶ)

0.1

/ȼ

 

ȼ

2

ɉɚɪɚɦɟɬɪ ɥɟɝɢɪɨɜɚɧɢɹ

0.3

1/ȼ

 

LAMBDA

1–3

ɉɚɪɚɦɟɬɪ ɦɨɞɭɥɹɰɢɢ ɞɥɢɧɵ ɤɚɧɚɥɚ

0

1/ȼ

 

GAMMA

3

ɉɚɪɚɦɟɬɪ ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɣ ɨɛɪɚɬɧɨɣ ɫɜɹɡɢ

0

 

DELTA

3

ɉɚɪɚɦɟɬɪ ɜɵɯɨɞɧɨɣ ɨɛɪɚɬɧɨɣ ɫɜɹɡɢ

0

( ȼ)-1

 

Q

3

ɉɨɤɚɡɚɬɟɥɶ ɫɬɟɩɟɧɢ

2

 

RG

1–3

Ɉɛɴɟɦɧɨɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɨɛɥɚɫɬɢ ɡɚɬɜɨɪɚ

0

Ɉɦ

e

RD

1–3

Ɉɛɴɟɦɧɨɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɨɛɥɚɫɬɢ ɫɬɨɤɚ

0

Ɉɦ

e

RS

1–3

Ɉɛɴɟɦɧɨɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɨɛɥɚɫɬɢ ɢɫɬɨɤɚ

0

Ɉɦ

e

IS

1–3

Ɍɨɤ ɧɚɫɵɳɟɧɢɹ ɪ-n-ɩɟɪɟɯɨɞɚ ɡɚɬɜɨɪ-ɤɚɧɚɥ

1E-14

 

 

N

1–3

Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɷɦɢɫɫɢɢ p-n-ɩɟɪɟɯɨɞɚ ɡɚ-

1

 

ɬɜɨɪ-ɤɚɧɚɥ

 

M

1–3

Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɩɥɚɜɧɨɫɬɢ p-n-ɩɟɪɟɯɨɞɚ

0.5

 

ɡɚɬɜɨɪɚ

 

VBI

1–3

Ʉɨɧɬɚɤɬɧɚɹ ɪɚɡɧɨɫɬɶ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɨɜ ɪ-n-

1

ȼ

 

ɩɟɪɟɯɨɞɚ ɡɚɬɜɨɪɚ

 

CGD

1–3

ȿɦɤɨɫɬɶ ɡɚɬɜɨɪ-ɫɬɨɤ ɩɪɢ ɧɭɥɟɜɨɦ ɫɦɟ-

0

Ɏ

 

 

 

ɳɟɧɢɢ

 

 

 

CGS

1–3

ȿɦɤɨɫɬɶ ɡɚɬɜɨɪ-ɢɫɬɨɤ ɩɪɢ ɧɭɥɟɜɨɦ ɫɦɟ-

0

Ɏ

 

 

 

ɳɟɧɢɢ

 

 

 

CDS

1–3

ȿɦɤɨɫɬɶ ɫɬɨɤ-ɢɫɬɨɤ ɮɢɤɫɢɪɨɜɚɧɧɚɹ

0

Ɏ

 

 

 

Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɧɟɥɢɧɟɣɧɨɫɬɢ ɛɚɪɶɟɪɧɨɣ

 

 

 

FC

1–3

ɟɦɤɨɫɬɢ ɩɪɹɦɨɫɦɟɳɟɧɧɨɝɨ p-n-ɩɟɪɟɯɨɞɚ

0.5

 

 

 

ɡɚɬɜɨɪɚ

 

 

 

VDELTA

2, 3

ɇɚɩɪɹɠɟɧɢɟ, ɜɯɨɞɹɳɟɟ ɜ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ ɞɥɹ

0.2

ȼ

 

 

 

ɟɦɤɨɫɬɟɣ ɩɟɪɟɯɨɞɨɜ

 

 

 

524

 

ɉɪɨɝɪ ɦɦ

ɫɯɟɦɨɬɟɯɧɢɱɟɫɤɨɝɨ ɦɨɞɟɥɢɪɨɜ ɧɢɹ Micro-Cap. ȼɟɪɫɢɢ 9, 10

 

 

 

 

Ɉɤɨɧɱɚɧɢɟ ɬɚɛɥ. 11.13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɉɛɨɡɧɚɱɟɧɢɟ

LEVEL

 

ɋɨɞɟɪɠɚɧɢɟ

 

Ɂɧɚɱɟɧɢɟɩɨ ɭɦɨɥɱɚɧɢɸ

ȿɞɢɧɢɰɚ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ

AREA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VMAX

2, 3

Ɇɚɤɫɢɦɚɥɶɧɨɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ, ɜɯɨɞɹɳɟɟ ɜ

 

0.5

ȼ

 

 

 

 

ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ ɞɥɹ ɟɦɤɨɫɬɟɣ ɩɟɪɟɯɨɞɨɜ

 

 

 

 

 

EG

1–3

ɒɢɪɢɧɚ ɡɚɩɪɟɳɟɧɧɨɣ ɡɨɧɵ

 

1.11

ɷȼ

 

 

XTI

1–3

Ɍɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɵɣ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɬɨɤɚ IS

 

0

 

 

VTOTC

1–3

Ɍɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɵɣ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ VTO

 

0

ȼɋ

 

 

ȼȿɌȺɌɋȿ

1–3

Ɍɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɵɣ ɷɤɫɩɨɧɟɧɰɢɚɥɶɧɵɣ ɤɨ-

 

0

%/qC

 

 

ɷɮɮɢɰɢɟɧɬ BETA

 

 

 

TRG1

1–3

Ʌɢɧɟɣɧɵɣ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɵɣ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ

 

0

1/°ɋ

 

 

 

 

RG

 

 

 

 

 

 

TRD1

1–3

Ʌɢɧɟɣɧɵɣ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɵɣ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ

 

0

1/°ɋ

 

 

 

 

RD

 

 

 

 

 

 

TRS1

1–3

Ʌɢɧɟɣɧɵɣ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɵɣ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ

 

0

1/°ɋ

 

 

 

 

RS

 

 

 

 

 

 

KF

1–3

Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ, ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɳɢɣ ɫɩɟɤ-

 

0

 

 

ɬɪɚɥɶɧɭɸ ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ ɮɥɢɤɤɟɪ-ɲɭɦɚ

 

 

 

 

 

ɉɨɤɚɡɚɬɟɥɶ ɫɬɟɩɟɧɢ, ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɳɢɣ ɡɚ-

 

 

 

 

 

AF

1–3

ɜɢɫɢɦɨɫɬɶ

ɫɩɟɤɬɪɚɥɶɧɨɣ ɩɥɨɬɧɨɫɬɢ

 

1

 

 

 

 

ɮɥɢɤɤɟɪ-ɲɭɦɚ ɨɬ ɬɨɤɚ ɱɟɪɟɡ ɩɟɪɟɯɨɞ

 

 

 

 

 

T_MEA-

1–3

Ɍɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ

 

°ɋ

 

 

SURED

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T_ABS

1–3

ɛɫɨɥɸɬɧɚɹ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ

 

°ɋ

 

 

T_REL_

1–3

Ɉɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɚɹ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ

 

°ɋ

 

 

GLOBAL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T_REL_

1–3

Ɋɚɡɧɨɫɬɶ ɦɟɠɞɭ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɨɣ ɬɪɚɧɡɢ-

 

 

°ɋ

 

 

LOCAL

 

ɫɬɨɪɚ ɢ ɦɨɞɟɥɢ-ɩɪɨɬɨɬɢɩɚ AKO

 

 

 

 

 

Ɋɢɫ. 11.19. Ɇɨɞɟɥɶ ɚɪɫɟɧɢɞɝɚɥɥɢɟɜɨɝɨ ɩɨɥɟɜɨɝɨ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ

T 1108
VTO(T) = VTO + VTOTC (T – Tnom).
EG (T/Tnom -1)
0,000702 T 2
VT N

11. Ɇɨɞɟɥɢ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɵɯ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɨɜ ɢ ɜɵɱɢɫɥɟɧɢɟ ɢɯ ɩ ɪ ɦɟɬɪɨɜ

525

11.7.3. ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ ɦɚɬɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɣ ɦɨɞɟɥɢ GaAsFET

Ɇɨɞɟɥɶɧɵɟ ɩɚɪɚɦɟɬɪɵ BETA, CGS, CGD, ɢ CDS ɭɦɧɨɠɚɸɬɫɹ ɧɚ [area], ɚ ɦɨɞɟɥɶɧɵɟ ɩɚɪɚɦɟɬɪɵ RG, RD ɢ RS ɞɟɥɹɬɫɹ ɧɚ [area] ɩɟɪɟɞ ɧɚɱɚɥɨɦ ɢɯ ɢɫ- ɩɨɥɶɡɨɜɚɧɢɹ ɜ ɧɢɠɟɩɪɢɜɟɞɟɧɧɵɯ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹɯ.

T ɷɬɨ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɪɚɛɨɬɵ ɩɪɢɛɨɪɚ, ɚ Tnom ɷɬɨ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ, ɩɪɢ ɤɨɬɨɪɨɣ ɢɡɦɟɪɟɧɵ ɦɨɞɟɥɶɧɵɟ ɩɚɪɚɦɟɬɪɵ. Ɉɛɟ ɜɵɪɚɠɚɸɬɫɹ ɜ ɝɪɚɞɭɫɚɯ Ʉɟɥɶ- ɜɢɧɚ. T ɭɫɬɚɧɚɜɥɢɜɚɟɬɫɹ ɩɨ ɡɧɚɱɟɧɢɸ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ ɚɧɚɥɢɡɚ ɜ ɞɢɚɥɨɝɟ Analysis Limits ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɟɝɨ ɪɟɠɢɦɚ ɚɧɚɥɢɡɚ. TNOM ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɭɫɬɚ- ɧɨɜɤɚɦɢ Global Settings. ȼɟɥɢɱɢɧɭ TNOM ɦɨɠɧɨ ɢɡɦɟɧɢɬɶ ɬɨɥɶɤɨ ɫ ɩɨɦɨɳɶɸ ɞɢɪɟɤɬɢɜɵ .OPTIONS. T ɢ Tnom ɦɨɝɭɬ ɛɵɬɶ ɩɨɞɨɛɪɚɧɵ ɞɥɹ ɤɚɠɞɨɣ ɦɨɞɟɥɢ ɫɩɟɰɢɮɢɤɚɰɢɟɣ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ T_MEASURED, T_ABS, T_REL_GLOBAL, ɢ

T_REL_LOCAL (ɫɦ. ɪɚɡɞɟɥ 4.9, ɨɩɢɫɚɧɢɟ ɞɢɪɟɤɬɢɜɵ .MODEL). Vgs ɜɧɭɬɪɟɧɧɟɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɡɚɬɜɨɪ-ɢɫɬɨɤ

Vds ɜɧɭɬɪɟɧɧɟɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɫɬɨɤ-ɢɫɬɨɤ Id ɬɨɤ ɫɬɨɤɚ

VT k T 1.38E-23 T

q1.602E-19

X(T) ɨɡɧɚɱɚɟɬ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɭɸ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶ ɩɚɪɚɦɟɬɪɚ X.

Ɍɟɦɩɟɪɚɬɭɪɧɚɹ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶ

BETATCE (T-Tnom)

BETA(T) = BETA 1,01 .

EG(T) 1,16 .

IS(T) IS(Tnom) e .

RG(T) = RG (1 + TRG1 (T – Tnom)).

 

RD(T) = RD (1 + TRD1 (T – Tnom)).

 

RS(T) = RS (1 + TRS1 (T – Tnom)).

 

T

¨

T

¸

 

VBI(T) VBI

3 VT ln§

·

EG(Tnom)

 

 

 

 

Tnom

© Tnom ¹

 

T

EG(T) .

Tnom

 

ª

§

 

 

 

VBI(T)·º

CGS(T)

CGS «1

M ¨.0004

(T-Tnom)

1

 

 

 

¸» .

 

 

 

 

¬

©

 

 

 

 

 

VBI

¹¼

 

ª

§

 

 

 

 

VBI(T)·º

CGD(T)

CGD «1

M ¨.0004

(T-Tnom)

1

 

 

 

 

¸» .

 

 

 

 

 

¬

©

 

 

 

 

 

VBI

¹¼

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ ɞɥɹ ɬɨɤɨɜ ɦɨɞɟɥɢ LEVEL 1

Ɉɛɥɚɫɬɶ ɨɬɫɟɱɤɢ (Vgs VTO(T))

Id=0

526

ɉɪɨɝɪ ɦɦ ɫɯɟɦɨɬɟɯɧɢɱɟɫɤɨɝɨ ɦɨɞɟɥɢɪɨɜ ɧɢɹ Micro-Cap. ȼɟɪɫɢɢ 9, 10

Ɉɛɥɚɫɬɶ ɥɢɧɟɣɧɨɝɨ ɪɟɠɢɦɚ ɢ ɪɟɠɢɦɚ ɧɚɫɵɳɟɧɢɹ (Vgs > VTO(T)):

Id=BETA(T) (1+LAMBDA Vds) (Vgs–VTO(T))2 tanh(ALPHA Vds).

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ ɞɥɹ ɬɨɤɨɜ ɦɨɞɟɥɢ LEVEL 2

Ɉɛɥɚɫɬɶ ɨɬɫɟɱɤɢ (Vgs VTO(T)):

Id = 0

Ɉɛɥɚɫɬɶ ɥɢɧɟɣɧɨɝɨ ɪɟɠɢɦɚ ɢ ɪɟɠɢɦɚ ɧɚɫɵɳɟɧɢɹ (Vgs > VTO(T)):

 

 

 

3

 

 

 

 

§

Vds

ALPHA ·3

ȿɫɥɢ

0

Vds

 

 

 

,

Kt

1

¨1

 

 

 

 

 

 

¸ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ALPHA

 

 

©

 

 

 

 

3

¹

 

ɂɧɚɱɟ

 

Kt = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BETA(T) 1

LAMBDA Vds Vgs-VTO(T) 2

 

 

 

Kt

Id

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

B (Vgs VTO(T))

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ ɞɥɹ ɬɨɤɨɜ ɦɨɞɟɥɢ LEVEL 3

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɉɛɥɚɫɬɶ ɨɬɫɟɱɤɢ (Vgs VTO(T)):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Id=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɉɛɥɚɫɬɶ ɥɢɧɟɣɧɨɝɨ ɪɟɠɢɦɚ ɢ ɪɟɠɢɦɚ ɧɚɫɵɳɟɧɢɹ (Vgs > VTO(T)):

 

 

 

3

 

 

 

 

§

Vds

 

ALPHA ·3

ȿɫɥɢ

0

Vds

 

,

Kt

1

¨1

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ALPHA

 

 

©

 

 

 

 

3

¹

 

ɂɧɚɱɟ Kt = 1

Idso = BETA (Vgs–(VTO–GAMMA Vds))Q Kt

Idso

Id

1 DELTA Vds Idso

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ ɞɥɹ ɟɦɤɨɫɬɟɣ ɦɨɞɟɥɢ LEVEL 1

ȿɫɥɢ

Vgs FC VBI(T),

 

 

Cgs

 

 

 

 

 

CGS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

 

 

Vgs

·M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¨1

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¨

 

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

©

 

VBI(T)¹

 

 

 

 

 

§

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vgs

·

 

 

 

CGS ¨

1

FC(1

 

 

M)

 

M

 

 

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¨

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¸

 

ɂɧɚɱɟ

Cgs

 

©

 

 

 

 

 

 

 

VBI(T)¹

.

 

 

 

1

FC 1 M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ȿɫɥɢ

Vds FC VBI(T),

 

 

Cgd

 

 

 

 

 

CGD

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

 

 

Vgd

 

·M

 

 

 

 

 

 

 

 

¨

1

 

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¨

 

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

©

 

VBI(T)¹

 

 

11. Ɇɨɞɟɥɢ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɵɯ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɨɜ ɢ ɜɵɱɢɫɥɟɧɢɟ ɢɯ ɩ ɪ ɦɟɬɪɨɜ

527

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vgd

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CGD

¨1 FC(1

M) M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¨

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¸

 

ɂɧɚɱɟ

 

 

 

 

 

 

 

 

Cgd

 

 

 

 

 

©

 

 

 

 

 

 

VBI(T)¹

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

FC 1 M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ ɞɥɹ ɟɦɤɨɫɬɟɣ ɦɨɞɟɥɢ LEVEL 2 ɢ LEVEL 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ve

Vgs

 

 

 

Vgd

((Vgs Vgd)2

ALPHA 2 )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VTO(T) Ve VTO(T) 2

DELTA2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ȿɫɥɢ

 

 

Ve

2

 

 

 

 

 

 

 

VMAX ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ve

VTO(T) 2

 

DELTA2

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

ɬɨ

Vn

 

Ve

VTO(T)

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɂɧɚɱɟ

Vn = VMAX

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Ve VTO(T)

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2 Ve

VTO(T) 2

DELTA2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

Vgs

Vgd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2 Vgs

Vgd 2

 

ALPHA 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K3

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

Vgs

Vgd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2 Vgs

Vgd 2

 

ALPHA 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cgs

 

CGS K2 K1

 

 

CGD K3;

Cgd

 

 

CGS K3 K1

 

 

CGD K2.

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

§

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

 

 

 

Vn

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vn

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

¨

1

 

 

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¨

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¨

 

 

 

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¨

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

©

 

 

 

VBI(T)¹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

©

VBI(T)¹

 

 

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ ɞɥɹ ɲɭɦɨɜ ɩɨɥɟɜɨɝɨ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ GaAsFET

ɉɚɪɚɡɢɬɧɵɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ RG, RD, ɢ RS, ɝɟɧɟɪɢɪɭɸɬ ɬɨɤɢ ɬɟɩɥɨɜɨɝɨ ɲɭɦɚ:

Ig

2 4kT

Id

2 4kT

Is

2 4kT

 

RG

 

RD

 

RS

 

 

 

 

 

 

ɂɫɬɨɱɧɢɤ ɬɨɤɚ ɜ ɰɟɩɢ ɫɬɨɤɚ ɝɟɧɟɪɢɪɭɟɬ ɬɟɩɥɨɜɨɣ ɲɭɦ:

 

 

I2

4 k T gm

2

 

KF Id AF

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

Frequency

ɝɞɟ gm

ɞId

(ɜ ɪɚɛɨɱɟɣ ɬɨɱɤɟ ɩɨ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɦɭ ɬɨɤɭ).

ɞVgs

528

ɉɪɨɝɪ ɦɦ ɫɯɟɦɨɬɟɯɧɢɱɟɫɤɨɝɨ ɦɨɞɟɥɢɪɨɜ ɧɢɹ Micro-Cap. ȼɟɪɫɢɢ 9, 10

11.8. Ȼɢɩɨɥɹɪɧɵɣ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ ɫ ɢɡɨɥɢɪɨɜɚɧɧɵɦ ɡɚɬɜɨɪɨɦ IGBT

11.8.1. Ɇɨɞɟɥɶ IGBT-ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ

Ɏɨɪɦɚɬ SPICE

Z<ɢɦɹ> <ɡɚɬɜɨɪ> <ɤɨɥɥɟɤɬɨɪ> <ɷɦɢɬɬɟɪ> <ɢɦɹ ɦɨɞɟɥɢ>

+[AREA=<area>] [WB=<base_width>] [AGD=<agd>] [KP=<kp>] [TAU=<tau>]

+[OFF] [IC=[vgs[,vae[,vds[,veb]]]]]

ɉɪɢɦɟɪɵ:

 

IGBT

Z1 1 2 0 IXGH10N170

 

 

 

 

 

Collector

 

 

 

 

 

+ AREA=1E-4 WB=100U AGD=.1N KP=1E-5

 

 

 

 

 

Z1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ TAU=100N OFF IC=1,2,3,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gate

 

Emitter

Ɏɨɪɦɚɬ ɫɯɟɦ Micro-Cap

 

 

Ɋɢɫ. 11.20

x ɬɪɢɛɭɬ PART <ɢɦɹ>

 

ɉɪɢɦɟɪ:

IGBT-ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪ

 

 

 

 

 

 

Z1

 

 

 

 

 

 

xɬɪɢɛɭɬ VALUE AREA=<area>] [WB=<base_width>] [AGD=<agd>] [KP=<kp>]

[TAU=<tau>] [OFF] [IC=[vgs[,vae[,vds[,veb]]]]]

ɉɪɢɦɟɪ: AREA=2E-7 WB=10u

x ɬɪɢɛɭɬ MODEL <ɢɦɹ ɦɨɞɟɥɢ>

ɉɪɢɦɟɪ: IXGH10N170

Ɇɨɞɟɥɶ ɷɬɨɝɨ ɩɪɢɛɨɪɚ ɛɚɡɢɪɭɟɬɫɹ ɧɚ ɪɟɚɥɢɡɚɰɢɢ Ƚɪɟɝɨɪɢ Ɉɡɢɟɦɤɟɜɢɱɚ (Gregory Oziemkiewicz) ɦɨɞɟɥɢ IGBT, ɨɫɧɨɜɚɧɧɨɣ ɧɚ ɦɨɞɟɥɢ ɥɥɟɧɚ ɏɟɮɧɟɪɚ (Allen R. Hefner) ɢɡ ɧɚɰɢɨɧɚɥɶɧɨɝɨ ɂɧɫɬɢɬɭɬɚ ɫɬɚɧɞɚɪɬɨɜ ɢ ɬɟɯɧɨɥɨɝɢɣ

(National Institute of Standards and Technology). ɇɚɡɜɚɧɢɹ ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ, ɡɧɚɱɟ-

ɧɢɹ ɩɨ ɭɦɨɥɱɚɧɢɸ ɢ ɟɞɢɧɢɰɵ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ ɫɨɜɦɟɫɬɢɦɵ ɫ ɛɨɥɶɲɢɧɫɬɜɨɦ ɜɟɪɫɢɣ ɷɬɨɣ ɠɟ ɫɚɦɨɣ ɦɨɞɟɥɢ ɧɚ ɹɡɵɤɟ SPICE.

ɬɪɢɛɭɬɵ <area>, <base_width>, <agd>, <kp>, ɢ <tau>, ɟɫɥɢ ɭɤɚɡɵɜɚɸɬ-

ɫɹ, ɬɨ ɩɪɟɞɲɟɫɬɜɭɸɬ ɦɨɞɟɥɶɧɵɦ ɩɚɪɚɦɟɬɪɚɦ ɫ ɬɟɦɢ ɠɟ ɫɚɦɵɦɢ ɢɦɟɧɚɦɢ.

Ʉɥɸɱɟɜɨɟ ɫɥɨɜɨ [OFF] ɩɪɢɜɨɞɢɬ ɤ ɨɬɤɥɸɱɟɧɢɸ ɩɪɢɛɨɪɚ ɜ ɬɟɱɟɧɢɟ ɩɟɪɜɨɣ ɢɬɟɪɚɰɢɢ ɪɚɫɱɟɬɚ ɪɟɠɢɦɚ ɩɨ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɦɭ ɬɨɤɭ. ɇɚɱɚɥɶɧɵɟ ɭɫɥɨɜɢɹ, ɡɚɞɚ- ɜɚɟɦɵɟ ɤɚɤ IC=[vgs[,vae[,vds[,veb]]]], ɩɪɢɫɜɚɢɜɚɸɬ ɧɚɱɚɥɶɧɵɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɜɧɟɲɧɢɦ ɜɵɜɨɞɚɦ ɦɨɞɟɥɢ ɩɪɢɛɨɪɚ.

Ⱦɨɩɨɥɧɢɬɟɥɶɧɚɹ ɢɧɮɨɪɦɚɰɢɹ ɩɨ ɦɨɞɟɥɹɦ IGBT ɧɚɯɨɞɢɬɫɹ ɜ ɫɥɟɞɭɸɳɢɯ ɢɫɬɨɱɧɢɤɚɯ:

xImplementation and Development of the NIST IGBT Model in a SPICEbased Commercial Circuit Simulator Gregory Todd Oziemkiewicz, Engineer’s Thesis, University of Florida, December 1995.

xModelling Buffer Layer IGBT’s for Circuit Simulation, Allen R. Hefner Jr, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 10, No. 2, March 1995.

11. Ɇɨɞɟɥɢ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɵɯ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɨɜ ɢ ɜɵɱɢɫɥɟɧɢɟ ɢɯ ɩ ɪ ɦɟɬɪɨɜ

529

xAn Experimentally Verified IGBT Model Implemented in the Saber Circuit Simulator, Allen R. Hefner, Jr., Daniel M. Diebolt, IEE Transactions on Power Electronics, Vol. 9, No. 5, September 1994.

Ɏɨɪɦɚɬ ɬɟɤɫɬɨɜɨɣ ɞɢɪɟɤɬɢɜɵ ɦɨɞɟɥɢ IGBT-ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ:

.MODEL <ɢɦɹ ɦɨɞɟɥɢ> NIGBT ([ɩɚɪɚɦɟɬɪɵ ɦɨɞɟɥɢ])

Ɍ ɚ ɛ ɥ ɢ ɰ ɚ 1 1 . 1 4 . ɉɚɪɚɦɟɬɪɵ ɦɨɞɟɥɢ IGBT ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ

Ɉɛɨɡɧɚɱɟɧɢɟ

ɋɨɞɟɪɠɚɧɢɟ

Ɂɧɚɱɟɧɢɟɩɨ

ɭɦɨɥɱɚɧɢɸ

 

 

AGD

ɉɥɨɳɚɞɶ ɨɛɥɚɫɬɢ ɩɟɪɟɤɪɵɬɢɹ ɡɚɬɜɨɪ-ɫɬɨɤ

 

5u

AREA

ɉɥɨɳɚɞɶ ɩɪɢɛɨɪɚ

 

10u

BVF

Ʌɚɜɢɧɧɵɣ ɮɚɤɬɨɪ (Avalanche uniformity factor)

 

1

BVN

Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɥɚɜɢɧɧɨɝɨ ɭɦɧɨɠɟɧɢɹ (ɩɨɤɚɡɚɬɟɥɶ

4

ɷɤɫɩɨɧɟɧɬɵ)

 

 

 

 

CGS

ɍɞɟɥɶɧɚɹ ɟɦɤɨɫɬɶ ɡɚɬɜɨɪ-ɢɫɬɨɤ ɧɚ ɟɞɢɧɢɰɭ ɩɥɨ-

12.4n

ɳɚɞɢ

 

 

 

 

COXD

ɍɞɟɥɶɧɚɹ ɟɦɤɨɫɬɶ ɡɚɬɜɨɪ-ɫɬɨɤ ɧɚ ɟɞɢɧɢɰɭ ɩɥɨ-

35n

ɳɚɞɢ

 

 

 

 

JSNE

ɉɥɨɬɧɨɫɬɶ ɬɨɤɚ ɧɚɫɵɳɟɧɢɹ ɷɦɢɬɬɟɪɚ

 

650f

KF

Ɏɚɤɬɨɪ ɬɪɢɨɞɧɨɣ ɨɛɥɚɫɬɢ

 

1

KP

ɉɟɪɟɞɚɬɨɱɧɚɹ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɶ ɆȾɉ-ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ

 

380m

MUN

ɉɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ

 

1.5K

MUP

ɉɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶ ɞɵɪɨɤ

 

450

NB

ɋɬɟɩɟɧɶ ɥɟɝɢɪɨɜɚɧɢɹ ɛɚɡɵ (Base doping)

 

200T

T_ABS

ɛɫɨɥɸɬɧɚɹ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ

 

T_MEASURED

Ɍɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ

 

T_REL_GLOBAL

Ɉɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɚɹ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ

 

T_REL_LOCAL

Ɋɚɡɧɨɫɬɶ ɦɟɠɞɭ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɨɣ ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ

ɢ

ɦɨɞɟɥɢ-ɩɪɨɬɨɬɢɩɚ AKO

 

 

 

 

TAU

ɉɨɫɬɨɹɧɧɚɹ ɜɪɟɦɟɧɢ ɠɢɡɧɢ ɚɦɛɢɩɨɥɹɪɧɨɣ ɪɟ-

7.1u

ɤɨɦɛɢɧɚɰɢɢ

 

 

 

 

THETA

Ɏɚɤɬɨɪ ɩɨɩɟɪɟɱɧɨɝɨ ɩɨɥɹ (Transverse field factor)

 

20m

VT

ɉɨɪɨɝɨɜɨɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ

 

4.7

VTD

ɉɨɪɨɝ ɨɛɟɞɧɟɧɢɹ ɨɛɥɚɫɬɢ ɩɟɪɟɤɪɵɬɢɹ ɡɚɬɜɨɪ-

1m

ɫɬɨɤ

 

 

 

 

WB

Ɇɟɬɚɥɥɭɪɝɢɱɟɫɤɚɹ ɲɢɪɢɧɚ ɛɚɡɵ

 

90u

11.8.2. ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ ɦɚɬɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɣ ɦɨɞɟɥɢ IGBT

IMOS ɬɨɤ ɤɚɧɚɥɚ MOSFET-ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ ( )

IC = IT ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɧɵɣ ɢɥɢ ɚɧɨɞɧɵɣ ɬɨɤ ( )

ICSS ɭɫɬɚɧɨɜɢɜɲɟɟɫɹ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɬɨɤɚ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪɚ ɛɢɩɨɥɹɪɧɨɣ ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ ɜ ɪɚɛɨɱɟɣ ɬɨɱɤɟ ɩɨ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɦɭ ɬɨɤɭ ( )

530

ɉɪɨɝɪ ɦɦ ɫɯɟɦɨɬɟɯɧɢɱɟɫɤɨɝɨ ɦɨɞɟɥɢɪɨɜ ɧɢɹ Micro-Cap. ȼɟɪɫɢɢ 9, 10

IBSS ɬɨɤ ɛɚɡɵ ɛɢɩɨɥɹɪɧɨɣ ɫɬɪɭɤɬɭɪɵ ɜ ɪɚɛɨɱɟɣ ɬɨɱɤɟ ɧɚ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɦ ɬɨɤɟ ( )

IMULT ɬɨɤ ɥɚɜɢɧɧɨɝɨ ɭɦɧɨɠɟɧɢɹ ( )

b ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ (ɞɨɥɹ) ɚɦɛɢɩɨɥɹɪɧɨɣ ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɢ

Ɋɢɫ. 11.21. Ɇɨɞɟɥɶ IGBT-ɬɪɚɧɡɢɫɬɨɪɚ

Dp ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɞɢɮɮɭɡɢɢ ɞɵɪɨɤ (ɫɦ2/c)

Qeb ɦɝɧɨɜɟɧɧɨɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɡɚɪɹɞɚ ɢɡɛɵɬɨɱɧɵɯ ɧɨɫɢɬɟɥɟɣ ɛɚɡɨɜɨɣ ɨɛ- ɥɚɫɬɢ (Ʉɥ)

Qb Ɏɨɧɨɜɵɣ ɡɚɪɹɞ ɧɨɫɢɬɟɥɟɣ (Ʉɥ)

NI ɫɨɛɫɬɜɟɧɧɚɹ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɹ ɧɨɫɢɬɟɥɟɣ

M ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɥɚɜɢɧɧɨɝɨ ɭɦɧɨɠɟɧɢɹ

Igen ɬɨɤ ɬɟɪɦɨɝɟɧɟɪɚɰɢɢ ɩɟɪɟɯɨɞɚ ɤɨɥɥɟɤɬɨɪ-ɛɚɡɚ ( ) Esi ɞɢɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɚɹ ɩɪɨɧɢɰɚɟɦɨɫɬɶ ɤɪɟɦɧɢɹ q=1.6e-19 ɡɚɪɹɞ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ (Ʉɥ)

wb 100 WB (ɫɦ)

wbcj

2 Esi 0.6 vbc

(ɫɦ)

 

 

q NB

W=wb–wbcj ɲɢɪɢɧɚ ɤɜɚɡɢɧɟɣɬɪɚɥɶɧɨɣ ɛɚɡɵ (ɋɦ)

Rb ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɛɚɡɵ ɫ ɦɨɞɭɥɢɪɭɟɦɨɣ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɶɸ (Ɉɦ)

Vgst = Vgs – VT (ȼ)

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ ɞɥɹ ɢɫɬɨɱɧɢɤɨɜ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɝɨ ɬɨɤɚ

ɂɫɬɨɱɧɢɤ ɬɨɤɚ IMOS

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