p align="left">Таблица 7. Физико-топологические параметры МОП-транзистора|
Обозначение | Параметр | Значение по умолчанию | Размерность | | L | Длина канала | DEFL | м | | W | Ширина канала | DEFW | м | | AD | Площадь диффузионной области стока | DEFAD | м | | AS | Площадь диффузионной области истока | DEFAS | м | | PD | Периметр диффузионной области стока | 0 | м | | PS | Периметр диффузионной области истока | 0 | м | | NRD | Удельное относительное сопротивление стока | 1 | -- | | NRS | Удельное относительное сопротивление истока | 1 | -- | | NRG | Удельное относительное сопротивление затвора | 0 | -- | | NRB | Удельное относительное сопротивление подложки | 0 | -- | | |
Модели МОП-транзисторов задаются в виде: .MODEL <имя модели> NMOS[(параметры модели)] .MODEL <имя модели>PMOS[(параметры модели)] В программе МС7 МОП-транзисторы описываются тремя разными системами уравнений, выбор которых определяется параметром LEVEL, принимающим значения 1, 2 и 3. 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 (LEVEL=2) и третьего (LEVEL=3) уровней учитывают более тонкие физические эффекты. Параметры трех математических моделей приведены в табл. 8. Таблица 8. Параметры модели МОП-транзистора |
Обозначение | Уровень модели LEVEL | Параметр | Значение по умолчанию | Единица измерения | | LEVEL | | Индекс уровня модели | 1 | -- | | L | 1-3 | Длина канала | DEFL | м | | W | 1-3 | Ширина канала | DEFW | м | | LD | 1-3 | Глубина области боковой диффузии | 0 | м | | WD | 1-3 | Ширина области боковой диффузии | 0 | м | | VTO | 1-3 | Пороговое напряжение при нулевом смещении | 1 | В | | КР | 1-3 | Параметр удельной крутизны | 2E-5 | А/В2 | | GAMMA | 1-3 | Коэффициент влияния потенциала подложки на пороговое напряжение | 0 | В1/2 | | PHI | 1-3 | Поверхностный потенциал сильной инверсии | 0,6 | В | | LAMBDA | 1,2 | Параметр модуляции длины канала | 0 | 1/В | | RD | 1-3 | Объемное сопротивление стока | 0 | Ом | | RS | 1-3 | Объемное сопротивление истока | 0 | Ом | | RG | 1-3 | Объемное сопротивление затвора | 0 | Ом | | RB | 1-3 | Объемное сопротивление подложки | 0 | Ом | | RDS | 1-3 | Сопротивление утечки сток-исток | ? | Ом | | RSH | 1-3 | Удельное сопротивление диффузионных областей истока и стока | 0 | Ом/кв. | | IS | 1-3 | Ток насыщения р-n-перехода сток-подложка (исток-подложка) | 1E-14 | А | | JS | 1-3 | Плотность тока насыщения перехода сток (исток)-подложка | 0 | А/м2 | | JSSW | 1-3 | Удельная плотность тока насыщения (на длину периметра) | 0 | А/м | | PB | 1-3 | Напряжение инверсии приповерхностного слоя подложки | 0,8 | В | | PBSW | 1-3 | Напряжение инверсии боковой поверхности р-n-перехода | PB | В | | N | 1-3 | Коэффициент неидеальности перехода подложка-сток (исток) | 1 | | | CBD | 1-3 | Емкость донной части перехода сток-подложка при нулевом смещении | 0 | Ф | | CBS | 1-3 | Емкость донной части перехода исток-подложка при нулевом смещении | 0 | Ф | | CJ | 1-3 | Удельная емкость донной части р-n-перехода сток (исток)-подложка при нулевом смещении (на площадь перехода) | 0 | Ф/м2 | | CJSW | 1-3 | Удельная емкость боковой поверхности перехода сток (исток)-подложка при нулевом смещении (на длину периметра) | 0 | Ф/м | | MJ | 1-3 | Коэффициент, учитывающий плавность донной части перехода подложка-сток (исток) | 0,5 | | | MJSW | 1-3 | Коэффициент, учитывающий плавность бокового перехода подложка-сток (исток) | 0,33 | | | FC | 1-3 | Коэффициент нелинейности барьерной емкости прямосмещенного перехода подложки | 0,5 | | | CGSO | 1-3 | Удельная емкость перекрытия затвор-исток (за счет боковой диффузии) | 0 | Ф/м | | CGDO | 1-3 | Удельная емкость перекрытия затвор-сток на длину канала (за счет боковой диффузии) | 0 | Ф/м | | CGBO | 1-3 | Удельная емкость перекрытия затвор-подложка (за счет выхода затвора за пределы канала) | 0 | Ф/м | | TT | 1-3 | Время переноса заряда через р-n-переход | 0 | с | | NSUB | 2, 3 | Уровень легирования подложки | Нет | 1/см3 | | NSS | 2,3 | Плотность медленных поверхностных состояний на границе кремний-подзатворный оксид | Нет | 1/см2 | | NFS | 2,3 | Плотность быстрых поверхностных состояний на границе кремний-подзатворный оксид | 0 | 1/см2 | | TOX | 1-3 | Толщина оксидной пленки | 1E-7 | м | | TPG | 2,3 | Тип материала затвора (+1 -- легирование затвора примесью того же типа, как и для подложки; -1 -- примесью противоположного типа; 0 -- металл) | 1 | | | XJ | 2,3 | Глубина металлургического перехода областей стока и истока | 0 | м | | UO | 2,3 | Поверхностная подвижность носителей | 600 | см2/В/с | | UCRIT | 2 | Критическая напряженность поля, при которой подвижность носителей уменьшается в два раза | 1E4 | В/см | | UEXP | 2 | Экспоненциальный коэффициент снижения подвижности носителей | 0 | | | UTRA | 2 | Коэффициент снижения подвижности носителей | 0 | м/с | | GDSNOI | 1-3 | Коэффициент дробового шума канала | 1 | | | NLEV | 1-3 | Выбор шумового уравнения | 2 | | | VMAX | 2, 3 | Максимальная скорость дрейфа носителей | 0 | м/с | | NEFF | 2 | Эмпирический коэффициент коррекции концентрации примесей в канале | 1 | | | XQC | 2, 3 | Доля заряда канала, ассоциированного со стоком | 0 | | | DELTA | 2, 3 | Коэффициент влияния ширины канала на пороговое напряжение | 0 | | | THETA | 3 | Коэффициент модуляции подвижности носителей под влиянием вертикального поля | 0 | 1/В | | ETA | 3 | Параметр влияния напряжения сток-исток на пороговое напряжение (статическая обратная связь) | 0 | | | KAPPA | 3 | Фактор поля насыщения (Параметр модуляции длины канала напряжением сток-исток) | 0,2 | | | KF | 1-3 | Коэффициент, определяющий спектральную плотность фликкер-шума | 0 | | | AF | 1-3 | Показатель степени, определяющий зависимость спектральной плотности фликкер-шума от тока через переход | 1 | | | T_MEASURED | 1-3 | Температура измерения | -- | °С | | T_ABS | 1-3 | Абсолютная температура | -- | °С | | T_REL_GLOBAL | 1-3 | Относительная температура | -- | °С | | T_REL_LOCAL | 1-3 | Разность между температурой транзистора и модели-прототипа | -- | °С | | |
Рис. 9. Модель полевого транзистора с изолированным затвором (МОП-транзистора). 5. Операционный усилитель (ОРАМР) Формат схем МС: Атрибут PART: <имя> Атрибут MODEL: [имя модели] В программе МС7 имеются модели операционных усилителей трех типов: LEVEL 1 -- простейшая линейная модель, представляющая собой источник тока, управляемый напряжением. ОУ имеет конечное выходное и бесконечное входное сопротивление (тем не менее выводы питания ОУ нужно подключить к схеме, так как в модели они подсоединены к «земле» через сопротивления 1 Ом), рис. 10, а; LEVEL 2 -- более сложная линейная модель, состоящая из трех каскадов и имитирующая два полюса передаточной функции ОУ, ограничение скорости нарастания выходного напряжения, конечный коэффициент усиления и конечное выходное сопротивление, рис. 10, б; LEVEL 3 -- нелинейная модель, аналогичная той, что применяется в программе PSpice. В ней учитываются ограничения на скорость нарастания выходного напряжения, значения выходного сопротивления на постоянном и переменном токе, ток и напряжение смещения, запас по фазе на частоте единичного усиления, площадь усиления, коэффициент подавления синфазного сигнала, реальные значения диапазона выходного напряжения и тока, рис. 10, в, г. Возможен выбор типа входного дифференциального каскада (на биполярных или полевых транзисторах). Все они имеют одинаковую графику символов. В отличие от программы PSpice, в которой модель ОУ описывается только как макромодель, в программе МС7 также используются и встроенные модели ОУ (LEVEL =1, 2, 3), что упрощает работу с ними и повышает скорость моделирования. Модель ОУ задается по директиве: .MODEL <имя модели> ОРА ([список параметров]) Перечень параметров модели ОУ приведен в табл. 11. а) б) в) Рис. 10. Модели операционного усилителя первого (а), второго (б) и третьего (в) уровней LEVEL Таблица 11. Параметры моделей операционных усилителей |
Обозначение | Уровень модели LEVEL | Параметр | Размерность | Значение по умолчанию | | LEVEL | 1--3 | Уровень модели (1 , 2, 3) | -- | 1 | | TYPE | 3 | Тип входного транзистора: 1 -- NPN, 2 -- PNP, 3 -- JFET | | 1 | | С | 3 | Емкость коррекции | Ф | 30E-12 | | A | 1--3 | Коэффициент усиления на постоянном токе | ~ | 2E5 | | ROUTAC | 1 --3 | Выходное сопротивление по переменному току | Ом | 75 | | ROUTDC | 1 --3 | Выходное сопротивление по постоянному току | Ом | 125 | | VOFF | 3 | Напряжение смещения нуля | В | 0,001 | | IOFF | 3 | Разность входных токов смещения | А | 1E-9 | | SRP | 2,3 | Максимальная скорость нарастания выходного напряжения | В/с | 5E5 | | SRN | 2,3 | Максимальная скорость спада выходного напряжения | В/с | 5E5 | | IBIAS | 3 | Входной ток смещения | А | 1E-7 | | VCC | 3 | Положительное напряжение питания | В | 15 | | VEE | 3 | Отрицательное напряжение питания | В | -15 | | VPS | 3 | Максимальное выходное положительное напряжение | В | 13 | | VNS | 3 | Максимальное выходное отрицательное напряжение | В | -13 | | CMRR | 3 | Коэффициент подавления синфазного сигнала | | 10E5 | | GBW | 2, 3 | Площадь усиления (равна произведению коэффициента усиления А на частоту первого полюса) | | 1E6 | | PM | 2, 3 | Запас по фазе на частоте единичного усиления | град. | 60 | | PD | 3 | Рассеиваемая мощность | Вт | 0,025 | | IOSC | 3 | Выходной ток короткого замыкания | А | 0,02 | | T_MEASURED | 3 | Температура измерений | °С | -- | | T_ABC | 3 | Абсолютная температура | °С | -- | | T_REL_GLOBAL | 3 | Относительная температура | °С | -- | | T_REL_LOCAL | 3 | Разность между температурой устройства и модели-прототипа | °С | | | |
Заключение MicroCAP-7 -- это универсальный пакет программ схемотехнического анализа, предназначенный для решения широкого круга задач. Характерной особенностью этого пакета, впрочем, как и всех программ семейства MicroCAP (MicroCAP-3… MicroCAP-8) [1, 2], является наличие удобного и дружественного графического интерфейса, что делает его особенно привлекательным для непрофессиональной студенческой аудитории. Несмотря на достаточно скромные требования к программно-аппаратным средствам ПК (процессор не ниже Pentium II, ОС Windows 95/98/ME или Windows NT 4/2000/XP, память не менее 64 Мб, монитор не хуже SVGA), его возможности достаточно велики. С его помощью можно анализировать не только аналоговые, но и цифровые устройства. Возможно также и смешанное моделирования аналого-цифровых электронных устройств, реализуемое в полной мере опытным пользователем пакета, способным в нестандартной ситуации создавать собственные макромодели, облегчающие имитационное моделирование без потери существенной информации о поведении системы. Список литературы: 1. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap V. - Москва, «Солон», 1997. - 273 с. 621.3 Р17 /1997 - 1 аб, 3 чз 2. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств Design Lab 8.0. - Москва, «Солон», 1999. 004 Р-17 /2003 - 1 аб/ 2000 - 11 аб, 5 чз 3. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение.-- Москва: Солон-Р, 2001. - 726 с. 004 K23/ 10 аб, 5 чз. 4. Micro-Cap 7.0 Electronic Circuit Analysis Program Reference Manual Copyright 1982-2001 by Spectrum Software 1021 South Wolfe Road Sunnyvale, CA 94086
Страницы: 1, 2, 3
|
