CN106484938B - 结型场效应晶体管的仿真模型及仿真方法 - Google Patents

结型场效应晶体管的仿真模型及仿真方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106484938B
CN106484938B CN201510557715.1A CN201510557715A CN106484938B CN 106484938 B CN106484938 B CN 106484938B CN 201510557715 A CN201510557715 A CN 201510557715A CN 106484938 B CN106484938 B CN 106484938B
Authority
CN
China
Prior art keywords
model
diode
field effect
effect transistor
para
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510557715.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106484938A (zh
Inventor
刘新新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CSMC Technologies Corp
Original Assignee
CSMC Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CSMC Technologies Corp filed Critical CSMC Technologies Corp
Priority to CN201510557715.1A priority Critical patent/CN106484938B/zh
Publication of CN106484938A publication Critical patent/CN106484938A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106484938B publication Critical patent/CN106484938B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种结型场效应晶体管的仿真模型，包括：核心场效应晶体管模型，其电流电压特性采用BSIM3/BSIM4的参数进行拟合；第一二极管模型，连接于所述核心场效应晶体管模型的栅极和漏极之间；第二二极管模型，连接于所述核心场效应晶体管模型的栅极和源极之间；第三二极管模型，连接于所述核心场效应晶体管模型的漏极和体电极之间；第四二极管模型，连接于所述核心场效应晶体管模型的源极和体电极之间；所述第一二极管模型、第二二极管模型、第三二极管模型和第四二极管模型用于描述结型场效应晶体管的内部寄生二极管的电容电压特性和漏电特性。此外还涉及一种结型场效应晶体管的仿真方法。上述结型场效应晶体管的仿真精度更高。

Description

结型场效应晶体管的仿真模型及仿真方法
技术领域
本发明涉及器件仿真技术领域，特别是涉及一种结型场效应晶体管的仿真模型及其应用方法。
背景技术
结型场效应晶体管(Junction Field-Effect Transistor，JFET)广泛应用于各类模拟电路的设计中，而电路设计中对器件仿真模型的精度要求也越来越高，Synopsys公司和Cadence公司的仿真软件提供的JFET模型已不能满足仿真精度要求。
发明内容
基于此，有必要提供一种仿真精度较高的结型场效应晶体管的仿真模型。
一种结型场效应晶体管的仿真模型，包括：
核心场效应晶体管模型，其电流电压特性采用BSIM3/BSIM4的参数进行拟合；
第一二极管模型，连接于所述核心场效应晶体管模型的栅极和漏极之间；
第二二极管模型，连接于所述核心场效应晶体管模型的栅极和源极之间；
第三二极管模型，连接于所述核心场效应晶体管模型的漏极和体电极之间；
第四二极管模型，连接于所述核心场效应晶体管模型的源极和体电极之间；
所述第一二极管模型、第二二极管模型、第三二极管模型和第四二极管模型用于描述结型场效应晶体管的内部寄生二极管的电容电压特性和漏电特性。
在其中一个实施例中，所述核心场效应晶体管模型本身内置的二极管被关闭。
在其中一个实施例中，所述核心场效应晶体管模型、第一二极管模型、第二二极管模型、第三二极管模型和第四二极管模型利用如下子电路文件进行设置：
.subckt jfet d g s b w＝1E-6 l＝1E-6
mcore d g s b m_jfet w＝w l＝l as＝0 ad＝0 ps＝0 pd＝0
d1 g s d_gs_para area＝1E-12 pj＝4E-6
d2 g d d_gd_para area＝1E-12 pj＝4E-6
d3 b s d_bs_para area＝1E-12 pj＝4E-6
d4 b d d_bd_para area＝1E-12 pj＝4E-6
.model d_gs_para d
+level＝3
+....................................
.model d_gd_para d
+level＝3
+....................................
.model d_bs_para d
+level＝3
+....................................
.model d_bd_para d
+level＝3
+....................................
.model m_jfet nmos
+level＝54 version＝4.5 binunit＝2
+....................................
.ends jfet。
一种结型场效应晶体管的仿真方法，包括如下步骤：
创建核心场效应晶体管模型，并采用BSIM3/BSIM4的参数模拟所述核心场效应晶体管模型电流电压特性；
创建连接于所述核心场效应晶体管模型的栅极和漏极之间的第一二极管模型；
创建连接于所述核心场效应晶体管模型的栅极和源极之间的第二二极管模型；
创建连接于所述核心场效应晶体管模型的漏极和体电极之间的第三二极管模型；
创建连接于所述核心场效应晶体管模型的源极和体电极之间第四二极管模型；
所述第一二极管模型、第二二极管模型、第三二极管模型和第四二极管模型用于描述结型场效应晶体管的内部寄生二极管的电容电压特性和漏电特性。
在其中一个实施例中，在采用BSIM3/BSIM4的参数模拟所述核心场效应晶体管模型电流电压特性的步骤中，关闭所述核心场效应管模型本身内置的二极管。
在其中一个实施例中，所述核心场效应晶体管模型、第一二极管模型、第二二极管模型、第三二极管模型和第四二极管模型利用如下子电路文件进行设置：
.subckt jfet d g s b w＝1E-6 l＝1E-6
mcore d g s b m_jfet w＝w l＝l as＝0 ad＝0 ps＝0 pd＝0
d1 g s d_gs_para area＝1E-12 pj＝4E-6
d2 g d d_gd_para area＝1E-12 pj＝4E-6
d3 b s d_bs_para area＝1E-12 pj＝4E-6
d4 b d d_bd_para area＝1E-12 pj＝4E-6
.model d_gs_para d
+level＝3
+....................................
.model d_gd_para d
+level＝3
+....................................
.model d_bs_para d
+level＝3
+....................................
.model d_bd_para d
+level＝3
+....................................
.model m_jfet nmos
+level＝54 version＝4.5 binunit＝2
+....................................
.ends jfet。
上述仿真模型及仿真方法采用外挂二极管的方式描述结型场效应管中寄生二极管的电容电压特性和漏电特性，具有更高的精度。
附图说明
图1为一实施例的结型场效应晶体管的仿真模型的等效电路结构示意图；
图2为一实施例的结型场效应晶体管的仿真方法流程图；
图3～6是采用图1所示仿真模型的电流-电压特性拟合曲线；
图7是采用图1所示仿真模型的栅极到漏极间的电容-电压特性拟合曲线。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进行进一步说明。
图1为一实施例的结型场效应晶体管的仿真模型的等效电路结构。该结型场效应晶体管的仿真模型包括核心场效应晶体管模型M1、第一二极管模型D_GD_para、第二二极管模型D_GS_para、第三二极管模型D_BD_para、以及第四二极管模型D_BS_para。
核心场效应晶体管模型M1的电流电压特性采用BSIM3/BSIM4的参数进行拟合。BSIM3/BSIM4是加州大学伯克利分校开发的一种电路仿真标准。从第三代的BSIM3开始，该仿真标准建立在物理模型基础上，基于准二维分析，解决涉及到器件在工作时的物理特性。在具体使用中为了提高准确性还引入拟合参数来修改方程在描述某些器件特性时出现的误差。该标准与目前大多数仿真器，如HSPICE、SPECTRE等兼容，并且通过格式转化可以保持在不同仿真器上仿真结果一致。
第一二极管模型D_GD_para连接于所述核心场效应晶体管模型M1的栅极(G)和漏极(D)之间。第二二极管模型D_GS_para连接于所述核心场效应晶体管模型M1的栅极(G)和源极(S)之间。第三二极管模型D_BD_para连接于所述核心场效应晶体管模型M1的漏极(D)和体电极(B)之间。第四二极管模型D_BS_para连接于所述核心场效应晶体管模型的源极(S)和体电极(B)之间。其中第一二极管模型D_GD_para的阴极和第三二极管模型D_BD_para的阴极与核心场效应晶体管模型M1的漏极(D)连接，第二二极管模型D_GS_para的阴极和第四二极管模型D_BS_para的阴极与核心场效应晶体管模型M1的源极(S)连接。
上述第一二极管模型D_GD_para、第二二极管模型D_GS_para、第三二极管模型D_BD_para和第四二极管模型D_BS_para用于描述结型场效应晶体管M1的内部寄生二极管的电容电压特性和漏电特性。
进一步地，核心场效应晶体管模型M1本身内置的二极管被关闭，以便使用外置的第一二极管模型D_GD_para、第二二极管模型D_GS_para、第三二极管模型D_BD_para和第四二极管模型D_BS_para来准确描述结型场效应晶体管M1的内部寄生二极管的电容电压特性和漏电特性。
所述核心场效应晶体管模型M1、第一二极管模型D_GD_para、第二二极管模型D_GS_para、第三二极管模型D_BD_para和第四二极管模型D_BS_para利用如下子电路文件进行设置：
.subckt jfet d g s b w＝1E-6 l＝1E-6
mcore d g s b m_jfet w＝w l＝l as＝0 ad＝0 ps＝0 pd＝0
d1 g s d_gs_para area＝1E-12 pj＝4E-6
d2 g d d_gd_para area＝1E-12 pj＝4E-6
d3 b s d_bs_para area＝1E-12 pj＝4E-6
d4 b d d_bd_para area＝1E-12 pj＝4E-6
.model d_gs_para d
+level＝3
+....................................
.model d_gd_para d
+level＝3
+....................................
.model d_bs_para d
+level＝3
+....................................
.model d_bd_para d
+level＝3
+....................................
.model m_jfet nmos
+level＝54 version＝4.5 binunit＝2
+....................................
.ends jfet。
首先，前6行设置核心场效应管M1和4个二极管d1、d2、d3、d4的尺寸，这四个二极管命名为d_gs_para、d_gd_para、d_bs_para和d_bd_para，也即分别对应上述的第二二极管模型D_GS_para、第一二极管模型D_GD_para、第四二极管模型D_BS_para和第三二极管模型D_BD_para。
然后，为每个二极管模型及核心场效应管M1设置参数。其中，对于各个二极管模型，“+....................................”表示省略描述。可以根据每个二极管模型所需要的参数进行具体的设置。
核心场效应晶体管模型M1中栅氧厚度赋较大值使M1的栅极到源漏极电容较小。这样就可以通过第一二极管模型D_GD_para、第二二极管模型D_GS_para来准确拟合JFET栅极和漏极、栅极和源极的电容电压特性、漏电特性等。
图2为一实施例的结型场效应晶体管的仿真方法流程图。结合图1和图2，该方法包括如下步骤：
步骤S101：创建核心场效应晶体管模型，并采用BSIM3/BSIM4的参数模拟所述核心场效应晶体管模型电流电压特性。如图1所示的核心场效应晶体管模型M1。
步骤S102：创建连接于所述核心场效应晶体管模型的栅极和漏极之间的第一二极管模型。如图1所示的第一二极管模型D_GD_para。
步骤S103：创建连接于所述核心场效应晶体管模型的栅极和源极之间的第二二极管模型。如图1所示的第二二极管模型D_GS_para。
步骤S104：创建连接于所述核心场效应晶体管模型的漏极和体电极之间的第三二极管模型。如图1所示的第三二极管模型D_BD_para。
步骤S105：创建连接于所述核心场效应晶体管模型的源极和体电极之间第四二极管模型。如图1所示的第四二极管模型D_BS_para。
步骤S106：采用第一二极管模型、第二二极管模型、第三二极管模型和第四二极管模型描述结型场效应晶体管的内部寄生二极管的电容电压特性和漏电特性。
上述实施例的方法中，步骤S102～S105不分先后。
进一步地，核心场效应晶体管模型M1本身内置的二极管被关闭，以便使用外置的第一二极管模型D_GD_para、第二二极管模型D_GS_para、第三二极管模型D_BD_para和第四二极管模型D_BS_para来准确描述结型场效应晶体管M1的内部寄生二极管的电容电压特性和漏电特性。
所述核心场效应晶体管模型M1、第一二极管模型D_GD_para、第二二极管模型D_GS_para、第三二极管模型D_BD_para和第四二极管模型D_BS_para利用如下子电路文件进行设置：
.subckt jfet d g s b w＝1E-6 l＝1E-6
mcore d g s b m_jfet w＝w l＝l as＝0 ad＝0 ps＝0 pd＝0
d1 g s d_gs_para area＝1E-12 pj＝4E-6
d2 g d d_gd_para area＝1E-12 pj＝4E-6
d3 b s d_bs_para area＝1E-12 pj＝4E-6
d4 b d d_bd_para area＝1E-12 pj＝4E-6
.model d_gs_para d
+level＝3
+....................................
.model d_gd_para d
+level＝3
+....................................
.model d_bs_para d
+level＝3
+....................................
.model d_bd_para d
+level＝3
+....................................
.model m_jfet nmos
+level＝54 version＝4.5 binunit＝2
+....................................
.ends jfet。
首先，前6行设置核心场效应管M1和4个二极管d1、d2、d3、d4的尺寸，这四个二极管命名为d_gs_para、d_gd_para、d_bs_para和d_bd_para，也即分别对应上述的第二二极管模型D_GS_para、第一二极管模型D_GD_para、第四二极管模型D_BS_para和第三二极管模型D_BD_para。
然后，为每个二极管模型及核心场效应管M1设置参数。其中，对于各个二极管模型，“+....................................”表示省略描述。可以根据每个二极管模型所需要的参数进行具体的设置。
核心场效应晶体管模型M1中栅氧厚度赋较大值使M1的栅极到源漏极电容较小。这样就可以通过第一二极管模型D_GD_para、第二二极管模型D_GS_para来准确拟合JFET栅极和漏极、栅极和源极的电容电压特性、漏电特性等。
图3～6是采用图1所示仿真模型的电流-电压特性拟合曲线；图7是采用图1所示仿真模型的栅极到漏极间的电容-电压特性拟合曲线。其中离散点的虚线为实测数据，实线为模型拟合曲线。从图3～7可以看出，该仿真模型的仿真精度较高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种结型场效应晶体管的仿真模型，其特征在于，包括：
核心场效应晶体管模型，其电流电压特性采用BSIM3/BSIM4的参数进行拟合；
第一二极管模型，连接于所述核心场效应晶体管模型的栅极和漏极之间；
第二二极管模型，连接于所述核心场效应晶体管模型的栅极和源极之间；
第三二极管模型，连接于所述核心场效应晶体管模型的漏极和体电极之间；
第四二极管模型，连接于所述核心场效应晶体管模型的源极和体电极之间；
所述第一二极管模型、第二二极管模型、第三二极管模型和第四二极管模型用于描述结型场效应晶体管的内部寄生二极管的电容电压特性和漏电特性。
2.根据权利要求1所述的结型场效应晶体管的仿真模型，其特征在于，所述核心场效应晶体管模型本身内置的二极管被关闭。
3.根据权利要求1所述的结型场效应晶体管的仿真模型，其特征在于，对所述核心场效应晶体管模型、第一二极管模型、第二二极管模型、第三二极管模型和第四二极管模型的设置包括设置所述核心场效应晶体管模型、第一二极管模型、第二二极管模型、第三二极管模型和第四二极管模型的尺寸及参数。
4.一种结型场效应晶体管的仿真方法，包括如下步骤：
创建核心场效应晶体管模型，并采用BSIM3/BSIM4的参数模拟所述核心场效应晶体管模型电流电压特性；
创建连接于所述核心场效应晶体管模型的栅极和漏极之间的第一二极管模型；
创建连接于所述核心场效应晶体管模型的栅极和源极之间的第二二极管模型；
创建连接于所述核心场效应晶体管模型的漏极和体电极之间的第三二极管模型；
创建连接于所述核心场效应晶体管模型的源极和体电极之间第四二极管模型；
所述第一二极管模型、第二二极管模型、第三二极管模型和第四二极管模型用于描述结型场效应晶体管的内部寄生二极管的电容电压特性和漏电特性。
5.根据权利要求4所述的结型场效应晶体管的仿真方法，其特征在于，在采用BSIM3/BSIM4的参数模拟所述核心场效应晶体管模型电流电压特性的步骤中，关闭所述核心场效应管模型本身内置的二极管。
6.根据权利要求4所述的结型场效应晶体管的仿真方法，其特征在于，对所述核心场效应晶体管模型、第一二极管模型、第二二极管模型、第三二极管模型和第四二极管模型的设置包括设置所述核心场效应晶体管模型、第一二极管模型、第二二极管模型、第三二极管模型和第四二极管模型的尺寸及参数。
CN201510557715.1A 2015-09-02 2015-09-02 结型场效应晶体管的仿真模型及仿真方法 Active CN106484938B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510557715.1A CN106484938B (zh) 2015-09-02 2015-09-02 结型场效应晶体管的仿真模型及仿真方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510557715.1A CN106484938B (zh) 2015-09-02 2015-09-02 结型场效应晶体管的仿真模型及仿真方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106484938A CN106484938A (zh) 2017-03-08
CN106484938B true CN106484938B (zh) 2019-08-20

Family

ID=58238160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510557715.1A Active CN106484938B (zh) 2015-09-02 2015-09-02 结型场效应晶体管的仿真模型及仿真方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106484938B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113128155B (zh) * 2021-04-21 2022-05-17 南京华大九天科技有限公司 场效应晶体管的仿真模型的建立***及其建立方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102147828B (zh) * 2011-03-24 2013-06-26 中国科学院上海微***与信息技术研究所 体引出结构soi场效应晶体管等效电学装置及建模方法
US8735950B2 (en) * 2012-09-06 2014-05-27 Freescale Semiconductor, Inc. Tunable schottky diode with depleted conduction path
CN104657522A (zh) * 2013-11-19 2015-05-27 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种对场效应晶体管进行建模的方法及电路仿真方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8634172B2 (en) * 2010-05-18 2014-01-21 International Business Machines Corporation Silicon controlled rectifier based electrostatic discharge protection circuit with integrated JFETs, method of operation and design structure

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102147828B (zh) * 2011-03-24 2013-06-26 中国科学院上海微***与信息技术研究所 体引出结构soi场效应晶体管等效电学装置及建模方法
US8735950B2 (en) * 2012-09-06 2014-05-27 Freescale Semiconductor, Inc. Tunable schottky diode with depleted conduction path
CN104657522A (zh) * 2013-11-19 2015-05-27 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种对场效应晶体管进行建模的方法及电路仿真方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106484938A (zh) 2017-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105095537B (zh) 高压器件的仿真模型和高压器件仿真模型的建模方法
CN102375896B (zh) 一种soinmos总剂量辐照建模方法
CN102176215B (zh) 一种soi场效应晶体管spice模型系列的建模方法
CN103838905A (zh) 可描述高低温失配特性的晶体管模型及仿真方法
CN113536723B (zh) 一种功率器件漏源寄生电容子电路模型及其建模方法
CN101901288A (zh) 用于电路快速仿真的mosfet内部节点消去方法
CN106484938B (zh) 结型场效应晶体管的仿真模型及仿真方法
CN102147828B (zh) 体引出结构soi场效应晶体管等效电学装置及建模方法
CN105528471A (zh) 功率晶体管模型
CN105302943A (zh) 一种偏置电压显性相关的失配模型及其提取方法
CN101110092B (zh) 高压mos晶体管电路仿真宏模型
JP5069711B2 (ja) Ｍｏｓｆｅｔモデルのパラメータ抽出方法
CN104331580A (zh) 利用高压场效应晶体管子电路模型描述自热效应的方法
CN103729486A (zh) 高压ldmos器件的等效电路及仿真方法
CN102542094A (zh) 纳米级多叉指射频cmos模型及其提取方法
CN103020371A (zh) 自加热效应的模型参数提取方法
CN107480366B (zh) 一种针对模型提高漏电流温度特性的方法及***
CN101976274A (zh) 提取场效晶体管的spice模型的方法
CN104750923B (zh) 一种mosfet的建模方法
CN105095550A (zh) 提高器件匹配特性的参数化单元
CN111090938B (zh) 一种oled子电路模型
CN104426511A (zh) 一种自动生成全局异步复位信号的工艺映射方法及集成电路
CN103838896B (zh) Mosfet的等效网络及仿真方法
Balodi et al. Effect of parameter optimization effort over mosfet models' performances in analog circuits' simulation
CN102841960A (zh) 一种用于电路快速仿真的二极管内部结点消去方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20170930

Address after: 214028 Xinzhou Road, Wuxi national hi tech Industrial Development Zone, Jiangsu, China, No. 8

Applicant after: Wuxi Huarun Shanghua Technology Co., Ltd.

Address before: 214028 Xinzhou Road, Wuxi national hi tech Industrial Development Zone, Jiangsu, China, No. 8

Applicant before: Wuxi CSMC Semiconductor Co., Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant