最新ADS spice模型建立相关资料教学讲义ppt.ppt

《最新ADS spice模型建立相关资料教学讲义ppt.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、ADSspice模型建立相关资料二极管的电路模型在高频下，PN结的势垒电容Cj和扩散电容Cd变得很重要。势垒电容Cj计算表达式为：扩散电容Cd计算表达式为：一、双极型晶体管的EM模型尽管NPN（或PNP）晶体管可以设想为在两个N（或P）沟道层之间夹着一个P（或N）型区的对称型三层结构。然而，根据第4章介绍的双极型晶体管版图可知，NPN（或PNP）晶体管的集电区与发射区的形状及掺杂浓度都不一样，从而导致了αR与αF的巨大差别，因此这两个电极不能互换。EM2模型EM小信号等效电路参数名公式中符号SPICE中符号单位SPICE默认值饱和电流ISISA10－16理想最大正向电流增益αFBF－100理

2、想最大反向电流增益αRBR－1正向厄利（欧拉）电压VAFVAFV∞反向厄利（欧拉）电压VARVARV∞基极-发射极结梯度因子mEMJE－0.33基极-集电极结梯度因子mCMJC－0.33衬底结指数因子msMJS－0.0基极-发射极内建电势VE0VJEV0.75基极-集电极内建电势VC0VJCV0.75衬底结内建电势VS0VJSV0.75双极型晶体管部分模型参数在SPICE中的符号名称二、双极型晶体管的GP模型GP模型在以下几方面对EM2模型作了改进：1）GP直流模型反映了集电结上电压的变化引起有效基区宽度变化的基区宽度调制效应，改善了输出电导、电流增益和特征频率；反映了共射极电流放大倍数β随

3、电流和电压的变化。2）GP小信号模型考虑了正向渡越时间τF随集电极电流IC的变化，解决了在大注入条件下由于基区展宽效应使特征频率fT和IC成反比的特性。3）考虑了大注入效应，改善了高电平下的伏安特性。4）考虑了模型参数和温度的关系。5）根据横向和纵向双极晶体管的不同，考虑了外延层电荷存储引起的准饱和效应。MOS场效应晶体管及其SPICE模型MOS场效应晶体管是是现代集成电路中最常用的器件。MOS管的结构尺寸不断缩小已经到了深亚微米甚至纳米范围，多维的物理效应和寄生效应使得对MOS管的模型描述带来了困难。显然模型越复杂，模型参数越多，其模拟的精度越高，但高精度与模拟的效率发生矛盾。一、MOS场

4、效应晶体管模型发展理想情况下，要找到一个精确描述器件在所有情况下行为的模型也许并不难。现实中，如果一个模型预测得到的性能与实际测量得到的性能之间的误差保持在百分之几之内就已经令人满意了。Hspice为使用者提供了43种MOS管模型以供选择，SmartSpice公开支持的MOS管模型也有十多种。SPICE中将MOS场效应管模型分成不同级别，并用变量LEVEL来指定所用的模型。1）LEVEL＝1级别为1的MOS管模型又称MOS1模型，这是最简单的模型，适用于手工计算。MOS1模型是MOS晶体管的一阶模型，描述了MOS管电流电压的平方率特性，考虑了衬底调制效应和沟道长度调制效应，适用于精度要求不

5、高的长沟道MOS晶体管。当MOS器件的栅长和栅宽大于10µm、衬底掺杂低，而我们又需要一个简单的模型时，那么由Shichman和Hodges提出的MOS1模型是适合的。2）LEVEL＝2LEVEL＝2的MOS2模型在MOS1模型基础上考虑了一些二阶效应，提出了短沟道或窄沟道MOS管的模型，又被称为二维解析模型。MOS2模型考虑的二阶效应主要包括：（1）沟道长度对阈值电压的影响（2）漏栅静电反馈效应对阈值电压的影响（3）沟道宽度对阈值电压的影响（4）迁移率随表面电场的变化（5）沟道夹断引起的沟道长度调制效应（6）载流子漂移速度限制而引起的电流饱和效应3）LEVEL＝3即MOS3模型。MOS3模

6、型是一个半经验模型，适用于短沟道器件。MOS3模型中的阈值电压、饱和电流、沟道调制效应和漏源电流表达式等都是半经验公式，其模型参数大多与MOS2模型相同，但引入了三个新的模型参数：模拟静电反馈效应的经验模型参数η（EAT）、迁移率调制系数θ（THETA）和饱和电场系数κ(KAPPA）。4）LEVEL＝4级别为4的MOS4模型又称BSIM（Berkeleyshort-channelIGFETmodel）模型。该模型是由美国伯克利大学1984年专门为短沟道MOS场效应晶体管而开发的模型，是AT&TBell实验室简练短沟道IGFET模型的改进型。模型是在物理基础上建立的，模型参数由工艺文件经模型参

7、数提取程序自动产生，适用于数字电路和模拟电路，而且运行时间比二级模型平均缩短一半左右。现已发表的有BSIM1、BSIM2、BSIM3和BSIM4等模型。二、MOS1模型MOS1模型包括了漏区和源区的串联电阻rD和rS，两个衬底PN结和结电容CBS、CBD，反映电荷存储效应的三个非线性电容CGB、CGS和CGD以及受控电流源IDS。1）电流方程线性区：饱和区：2）两个衬底PN结当VBS>0时当VBS<0时当VB