集成电路器件模型.ppt

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⑤第三章集成电路器件模型
无源器件模型
二极管模型
双极型晶体管模型
MOS晶体管模型
集成电路设
JFET模型、 MESFET模型
6》噪声模型
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⑤器件模型
电路中的有源器件用模型描述该器件的特性
器件模型是根据器件的端电压和端电流的关系
利用数学方程、等效电路以及工艺数据拟合
等方法来描述器件的功能和性能,是集成电路
设计中对器件功能和性能进行模拟验证的重要
依据。
电路模拟结果是否符合实际情况,主要取决于
集菜件模型是否正确,持别是采用的模型参数是
成否真正代表实际器件的特性。
电·不同的电路模拟软件中采用的模型不完全相同
路,模型参数的名称和个数也不尽相同。
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器件模型越精确,电路模拟效果越好,但是计
算量也越大,因此应折衷考虑。对同一种器件
,往往提出几种模型。
学习中应该掌握模型参数的含义,特别应注意
每个模型参数的作用特点,即在不同的电路特
性分析中必需考虑哪些模型参数。每个模型参
数均有内定值。除了描述基本直流模型的几个
集参数外,其他模型参数如果采用内定值,相当
于不考
虑相应的效
应
成。如果采用模拟软件附带的模型参数库,当然不
路存在任何问题。如果采用模型参数库中末包括
设的器件,如何比较精确地确定该器件的模型参
计数将是影响电路模拟结果的关键问题,
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一、二极管模型
集成电路和半导体器件的各类特性都是
PN结相互作用的结果,它是微电子器件
的基础。
通过某种方法使半导体中一部分区域为P
型,另一部分区域为N型,则在其交界面
集就形成了PN结。
成·以PN结构成的二极管最基本的电学行为
路是具有单向导电性。
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二极管等效电路模型
V-lb·Rs
Rs
dQ
成G和C分别代表PN结的势垒电容和扩散电容。R代表从
路外电板到结的路径上通常是半导体材料的电阻,称之为体
设电阻。
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二极管模型参数
参数名
符号 Spice名单位缺省值
饱和电流
IS
×1014
发射系数
串联体电阻
R
RS
渡越时间
TT
1000
集零偏势垒电容Cp
CJO
F
成梯度因子
M

路PN结内建势全VVJ
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二、双极晶体管模型
SPICE中的双极型晶体管常用两种物理
模型,两种模型参数能较好地反映物理
本质且易于测量。
●EM( Ebers-Mo)模型:1954年由
J..Ebers和JLMo提出。
集·GP( Gummel-Poon)模型:1970年由
.
路
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双极型晶体管EM模型
集成电路设
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⑤EM模型
将电流增益作为频率的函数来
处理,对计算晶体管存贮效应
和瞬态特性不方便。
改进的EM模型采用电荷控制
观点,增加电容到模型中。
F
4m·进一步考虑到发射极、基极和
集
成
集电极串联电阻,以及集成电
路EM直流模型
路中集电结对衬底的电容,于
是得到EM2模型。
NPN
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⑤EM2模型
C
Ⅰ+l=0
1)
V
B
集
成
1)+/s(e"-1)
路
E
EM大信号模型