Список параметров математической модели диодаМОДЕЛИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
1.1. Модели диодов и стабилитронов
Схема замещения полупроводникового диода (рис.1.1) состоит из идеального диода, изображенного в виде нелинейного зависимого источника тока I(V), емкости С р-n-перехода и объемного сопротивления RS.
Список параметров математической модели диода
Таблица 1
|
Имя параметра |
Параметр |
Значение по умолчанию |
Единица измерения |
|
IS |
Ток насыщения обратносмещенного p-n перехода при 27`С |
10f |
А |
|
RS |
Объемное сопротивление базы диода |
0 |
Ом |
|
N |
Коэффициент инжекции |
1 |
|
|
ISR |
Параметр тока рекомбинации |
0 |
А |
|
NR |
Коэффициент эмиссии для ISR |
2 |
|
|
IKF |
Предельный ток при высоком уровне инжекции |
А |
|
|
TT |
Время переноса заряда |
0 |
С |
|
CJO |
Барьерная емкость при нулевом смещении |
0 |
Ф |
|
VJ |
Контактная разность потенциалов |
1 |
В |
|
M |
Коэффициент лавинного умножения |
0,5 |
|
|
EG |
Ширина запрещенной зоны |
1,11 |
эВ |
|
FC |
Коэффициент нелинейности барьер-ной емкости прямосмещенного перехода |
0,5 |
|
|
BV |
Напряжение обратного пробоя |
В |
|
|
IBV |
Начальный ток пробоя |
0,1f |
А |
|
NBV |
Коэффициент неидеальности на участке пробоя |
1 |
|
|
IBVL |
Начальный ток пробоя низкого уровня |
0 |
А |
|
NBVL |
Коэффициент неидеальности на участке пробоя низкого уровня |
1 |
|
|
XTI |
Температурный коэффициент тока насыщения |
3 |
|
|
TIKF |
Линейный температурный коэф -фициент IKF |
0 |
|
|
TBV1 |
Линейный температурный коэф -фициент BV |
0 |
|
|
TBV2 |
Квадратичный температурный коэф -фициент BV |
0 |
|
|
TRS1 |
Линейный температурный коэф -фициент RS |
0 |
|
|
TRS2 |
Квадратичный температурный коэф -фициент RS |
0 |
|
|
KF |
Коэффициент фликкер-шума |
0 |
|
|
AF |
Показатель степени фликкер-шума |
1 |
Модели биполярных транзисторов
В программе PSpice используется схема замещения биполярного
транзистора в виде адаптированной модели Гуммеля-Пуна, которая по сравнению с исходной моделью позволяет учесть эффекты, возникающие при больших смещениях на переходах. Эта модель автоматически упрощается до более простой модели Эберса-Молла, если опустить некоторые параметры. Эквивалентная схема этой модели для n-p-n структуры представлена на рис.1.2.Список параметров математической модели биполярного транзистора
Таблица 2
|
Имя параметра |
Параметр |
Значение по умолчанию |
Единица измерения |
|
IS |
Ток насыщения при 27`С |
0,1f |
А |
|
BF |
Максимальный коэффициент усиления тока в нормальном режиме в схеме с ОЭ (без учета токов утечки) |
100 |
|
|
BR |
Максимальный коэффициент усиления тока в инверсном режиме в схеме с ОЭ |
1 |
|
|
NF |
Коэффициент неидеальности в нормальном режиме |
1 |
|
|
NR |
Коэффициент неидеальности в инверсном режиме |
1 |
|
|
ISE(С2) |
Обратный ток эмиттерного перехода |
0 |
А |
|
ISC(С4) |
Обратный ток коллекторного перехода |
0 |
А |
|
IKF(IK) |
Точка начала спада зависимости BF от тока коллектора в нормальном режиме |
А |
|
|
IKR |
Точка начала спада зависимости BR от тока эмиттера в инверсном режиме |
А |
|
|
NE |
Коэффициент неидеальности перехода база-эмиттер |
1,5 |
|
|
NC |
Коэффициент неидеальности перехода база-коллектор |
1,5 |
|
|
NK |
Коэффициент, определяющий множитель Qb |
||
|
ISS |
Обратный ток p-n перехода подложки |
0 |
А |
|
NS |
Коэффициент неидеальности перехода подложки |
1 |
|
|
VAF(VA) |
Напряжение Эрли в нормальном режиме |
В |
|
|
VAR(VR) |
Напряжение Эрли в инверсном режиме |
В |
|
|
RC |
Объемное сопротивление коллектора |
0 |
Ом |
|
RE |
Объемное сопротивление эмиттера |
0 |
Ом |
|
RB |
Объемное сопротивление базы (максимальное)при нулевом смещении |
0 |
Ом |
|
RBM |
Максимальное сопротивление базы при больших токах |
RB |
Ом |
|
IRB |
Ток базы,при котором сопротивление базы RBB уменьшается на 50% от полного перепада между RB и RBM |
А |
|
|
TF |
Время переноса заряда в нормальном режиме |
0 |
С |
|
TR |
Время переноса заряда в инверсном режиме |
0 |
С |
|
QCO |
Множитель, определяющий заряд в эпитаксиальной области |
0 |
Кл |
|
RCO |
Сопротивление эпитаксиальной области |
0 |
Ом |
|
VO |
Напряжение, определяющее перегиб зависимости тока эпитаксиальной области |
10 |
В |
|
GAMMA |
Коэффициент легирования эпитаксиальной области |
10p |
|
|
XTF |
Коэффициент, определяющий зависимость TF от смещения база-коллектор |
0 |
|
|
VTF |
Напряжение, характеризующее зависимость TF от смещения база-коллектор |
В |
|
|
ITF |
Ток, характеризующее зависимость TF от тока коллектора |
0 |
А |
|
PTF |
Дополнительный фазовый сдвиг на частоте f=1/(2ПTF ) |
0 |
Градус |
|
CJE |
Емкость эмиттерного перехода при нулевом смещении |
0 |
Ф |
|
VJE(PE) |
Контактная разность потенциалов эмиттерного перехода |
0,75 |
В |
|
MJE(ME) |
Коэффициент, учитывающий плавность эмиттерного перехода |
0,33 |
|
|
CJC |
Емкость коллекторного перехода при нулевом смещении |
0 |
Ф |
|
VJC(PC) |
Контактная разность потенциалов коллекторного перехода |
0,75 |
В |
|
MJC(MC) |
Коэффициент, учитывающий плавность коллекторного перехода |
0,33 |
|
|
CJS(SSC) |
Емкость коллектор-подложка при нулевом смещении |
0 |
Ф |
|
VJS(PS) |
Контактная разность потенциалов перехода коллектор-подложка |
0,75 |
В |
|
MJS(MS) |
Коэффициент, учитывающий плавность перехода коллектор-подложка |
0 |
|
|
XCJC |
Коэффициент расщепления емкости база-коллектор |
1 |
|
|
FC |
Коэффициент нелинейности барьерных емкостей прямосмещенных переходов |
0,5 |
|
|
EG |
Ширина запрещенной зоны |
1,11 |
ЭВ |
|
XTB |
Температурный коэффициент BF и BR |
0 |
|
|
XTI(PT) |
Температурный коэффициент IS |
3 |
|
|
TRE1 |
Линейный температурный коэффициент RE |
0 |
|
|
TRE2 |
Квадратичный температурный коэффициент RE |
0 |
|
|
TRB1 |
Линейный температурный коэффициент RB |
0 |
|
|
TRB2 |
Квадратичный температурный коэффициент RB |
0 |
|
|
TRM1 |
Линейный температурный коэффициент RBM |
0 |
|
|
TRM2 |
Квадратичный температурный коэффициент RBM |
0 |
|
|
TRC1 |
Линейный температурный коэффициент RC |
0 |
|
|
TRC2 |
Квадратичный температурный коэффициент RC |
0 |
|
|
KF |
Коэффициент спектральной плотности фликкер-шума |
0 |
|
|
AF |
Показатель степени фликкер-шума |
1 |
1.3. Модели полевых транзисторов
Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом описываются
моделью Шихмана-Ходжеса в соответствии с эквивалентной схемой, представленной на рис.1.3. для транзистора с каналом n-типа.
Список параметров математической модели полевого транзистора
Таблица 3
|
Имя параметра |
Параметр |
Значение по умолчанию |
Единица измерения |
|
VTO |
Пороговое напряжение |
-2 |
В |
|
BETA |
Коэффициент пропорциональности |
0,1m |
А /В |
|
LAMBDA |
Коэффициент модуляции длины канала |
0 |
1/В |
|
IS |
Ток насыщения p-n перехода |
10f |
А |
|
N |
Коэфффициент неидеальности p-n-перехода затвор-канал |
1 |
|
|
ISR |
Параметр тока рекомбинации p-n- перехода затвор-канал |
0 |
А |
|
NR |
Коэффициент эмиссии для ISR |
2 |
|
|
ALPHA |
Коэффициент ионизации |
0 |
В |
|
VK |
Напряжение, характеризующее ток ионизации |
0 |
В |
|
RD |
Объемное сопротивление стока |
0 |
Ом |
|
RS |
Объемное сопротивление истока |
0 |
Ом |
|
CGD |
Емкость перехода затвор-сток при нулевом смещении |
0 |
Ф |
|
CGS |
Емкость перехода затвор-исток при нулевом смещении |
0 |
Ф |
|
M |
Коэффициент, учитывающий плавность обедненного p-n перехода |
0,5 |
|
|
FC |
Коэффициент нелинейности емкостей переходов при прямом смещении |
0,5 |
|
|
PB |
Контактная разность потенциалов p-n-перехода затвора |
1 |
В |
|
VTOTC |
Температурный коэффициент VTO |
0 |
В / |
|
BETATCE |
Температурный коэффициент BETA |
0 |
%/ |
|
XTI |
Температурный коэффициент тока насыщения |
3 |
|
|
KF |
Коэффициент фликкер-шума |
0 |
|
|
AF |
Показатель степени фликкер-шума |
1.4. Модели полевых арсенид-галлиевых транзисторов
Арсенид-галлиевые полевые транзисторы имеют эквивалентную
схему, изображенную на рис.1.4. Существует четыре разновидности математического описания этой модели, предложенные Куртисом, Рэйтеоном, модель TriQuit и модель Пакера-Скеллерона. Модель Куртиса дает удовлетворительные результаты лишь при расчете статического режима, в то время как остальные модели отражают и динамические характеристики арсенид-галлиевого транзистора. Параметры четырех математических моделей приведены в таблице 4.Список параметров математических моделей арсенид-галлиевого транзистора
Таблица 4
|
Имя параметра |
Параметр |
Значение по умолчанию |
Единица измерения |
|
LEVEL |
Тип модели: 1 – модель Куртиса,2 – модель Рэйтеона, 3 – модель TriQuit, 4 – модель Пакера-Скеллерона |
1 |
|
|
VTO |
Барьерный потенциал перехода Шотки |
-2,5 |
В |
|
VBI |
Контактная разность потенциалов |
1 |
В |
|
ALPHA |
Константа, определяющая ток Idrain (для Level=1-3) |
2 |
1/В |
|
B |
Параметр легирования (для Level=2) |
0,3 |
1/В |
|
BETA |
Коэффициент пропорциональности в выражении для тока стока |
0,1 |
А /B |
|
LAMBDA |
Параметр модуляции длины канала |
0 |
1/В |
|
GAMMA |
Параметр статической обратной связи (для Level=3) |
0 |
|
|
DELTA |
Параметр выходной обратной связи |
0 |
(АВ) |
|
Q |
Показатель степени (для Level=3,4) |
2 |
|
|
RG |
Объемное сопротивление области затвора |
0 |
Ом |
|
RD |
Объемное сопротивление области стока |
0 |
Ом |
|
RS |
Объемное сопротивление области истока |
0 |
Ом |
|
CGD |
Емкость затвор-сток при нулевом смещении |
0 |
Ф |
|
CGS |
Емкость затвор-исток при нулевом смещении |
0 |
Ф |
|
CDS |
Емкость сток-исток при нулевом смещении |
0 |
Ф |
|
IS |
Ток насыщения p-n-перехода |
10f |
A |
|
TAU |
Время переноса носителей заряда (для Level=1-3) |
0 |
С |
|
M |
Коэффициент лавинного умножения перехода затвора (для Level=1-3) |
0,5 |
|
|
N |
Коэффициент неидеальности |
1 |
|
|
FC |
Коэффициент нелинейности барьерной емкости прямосмещенного перехода затвора |
0,5 |
|
|
VBI |
Контактная разность потенциалов p-n-перехода затвора |
1 |
В |
|
EG |
Ширина запрещенной зоны |
1,11 |
ЭВ |
|
XTI |
Температурный коэффициент тока IS |
0 |
|
|
VDELTA |
Напряжение, входящее в выражение для емкости перехода (для Level=2,3) |
0,2 |
B |
|
VMAX |
Максимальное напряжение, входящее в выражение для емкостей переходов (для Level=2,3) |
0,5 |
В |
|
VTOTC |
Температурный коэффициент VTO |
0 |
В / C |
|
ВЕТАТСЕ |
Температурный коэффициент ВЕТА |
0 |
%/ C |
|
TRG1 |
Линейный температурный коэффициент RG |
0 |
1/ C |
|
TRD1 |
Линейный температурный коэффициент RD |
0 |
1/ C |
|
TRS1 |
Линейный температурный коэффициент RS |
0 |
1/ C |
|
KF |
Коэффициент, определяющий спектральную плотность фликкер-шума |
0 |
|
|
AF |
Показатель степени, определяющий зависимость спектральной плотности фликкер-шума от тока через переход |
1 |
В программе PSPICE полевые транзисторы с изолированным затвором (МОП-транзисторы) описываются четырьмя разными системами
уравнений, выбор которых определяется параметром LEVEL, принимающим значения 1,2,3,4. Модель первого уровня (LEVEL=1) используется в тех случаях, когда не предъявляются высокие требования к точности моделирования вольт-амперных характеристик транзистора, в частности, при моделировании МОП-транзисторов с коротким или узким каналом. Модели второго и третьего уровней учитывают более тонкие физические эффекты. Параметры модели четвертого уровня рассчитываются по справочным данным с помощью специальной программы идентификации. Все модели имеют одну и ту же эквивалентную схему, изображенную на рис.1.5.Список параметров модели
МОП-транзисторов для 1-3 уровней:|
Имя параметра |
Параметр |
|
LEVEL |
Индекс модели |
|
L |
Длина канала |
|
W |
Ширина канала |
|
LD |
Длина области боковой диффузии |
|
WD |
Ширина области боковой диффузии |
|
VTO |
Пороговое напряжение |
|
KP |
Коэффициент пропорциональности |
|
GAMMA |
Коэффициент влияния подложки на пороговое напряжение |
|
PHI |
Контактная разность потенциалов перехода диэлектрик – проводник |
|
LAMBDA |
Коэффициент модуляции длины канала |
|
RD |
Объемное сопротивление стока |
|
RS |
Объемное сопротивление истока |
|
RG |
Объемное сопротивление затвора |
|
RB |
Объемное сопротивление подложки |
|
RDS |
Сопротивление утечки сток-исток |
|
RSH |
Удельное сопротивление диффузионных областей истока и стока |
|
IS |
Ток насыщения p-n перехода |
|
JS |
Плотность тока насыщения |
|
JSSW |
Удельная плотность IS (на длину периметра) |
|
PB |
Напряжение инверсии приповерхностного слоя подложки |
|
PBSW |
Напряжение инверсии боковой поверхности p-n перехода |
|
N |
Коэффициент не идеальности p-n перехода |
|
CBD |
Емкость перехода подложка-сток при нулевом смещении |
|
CBS |
Емкость перехода подложка-исток при нулевом смещении |
|
CJ |
Удельная емкость p-n перехода при нулевом смещении (на площадь перехода) |
|
CJSW |
Удельная емкость боковой поверхности при нулевом смещении (на длину периметра) |
|
MJ |
Коэффициент, учитывающий плавность перехода подложка-сток (исток) |
|
MJSW |
Коэффициент наклона боковой поверхности перехода подложка-сток (исток) |
|
FC |
Коэффициент нелинейности барьерной емкости прямо смещенного перехода подложки |
|
CGSO |
Удельная емкость перекрытия затвор-исток (за счет боковой диффузии) |
|
CGDO |
Удельная емкость перекрытия затвор-сток (за счет боковой диффузии) |
|
CGBO |
Удельная емкость перекрытия затвор-подложка (за счет выхода затвора за канал) |
|
TT |
Время переноса заряда |
|
NSUB |
Уровень легирования подложки |
|
NSS |
Эффективная плотность заряда |
|
NFS |
Эффективная плотность быстрых поверхностных состояний |
|
TOX |
Толщина окисла |
|
TPG |
Материал затвора (+1 - противоположный материалу подложки, -1 – такой же, 0 – алюминий) |
|
XJ |
Металлургическая глубина перехода |
|
UO |
Поверхностная подвижность носителей |
|
UCRIT |
Критическая напряженность поля, при которой подвижность носителей уменьшается в 2 раза |
|
UEXP |
Эмпирическая константа, определяющая подвижность носителей |
|
VMAX |
Максимальная скорость дрейфа носителей |
|
NEFF |
Коэффициент обобщенного заряда канала |
|
XQC |
Доля заряда канала, ассоциированного со стоком |
|
DELTA |
Коэффициент влияния ширины канала на пороговое напряжение |
|
THETA |
Коэффициент модуляции подвижных носителей |
|
ETA |
Коэффициент статической обратной связи, влияющей на пороговое напряжение |
|
KAPPA |
Коэффициент насыщения поля |
|
KF |
Коэффициент фликкер-шума |
|
AF |
Показатель степени фликкер-шума |
МОДЕЛИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ АНАЛОГОВЫХ РЭС *
1.1. Модели диодов и стабилитронов
*1.2. Модели биполярных транзисторов
*1.3. Модели полевых транзисторов
*1.4. Модели полевых арсенид-галлиевых транзисторов
*1.5. Модели МОП-транзисторов
*Содержание
*