SPICE NMOS

СОВМЕСТИМЫЙ СО СПЕЦИЕЙ N-канал MOSFET

Библиотека:
Simscape / Электрический / Дополнительные Компоненты / Полупроводники SPICE

Описание

Блок SPICE NMOS представляет СОВМЕСТИМЫЙ СО СПЕЦИЕЙ отрицательный канал (N-канал) полевой транзистор (FET) металлооксидного полупроводника (MOS). Если напряжение источника логического элемента увеличивает увеличения проводимости канала. Если напряжение источника логического элемента уменьшено, уменьшения проводимости канала.

SPICE или Программа Симуляции с Акцентом Интегральной схемы, является инструментом симуляции для электронных схем. Можно преобразовать некоторые подсхемы SPICE в эквивалентные модели Simscape™ Electrical™ с помощью блока Environment Parameters и СОВМЕСТИМЫХ СО СПЕЦИЕЙ блоков из библиотеки Additional Components. Для получения дополнительной информации смотрите subcircuit2ssc.

Переменные уравнения

Переменные для уравнений блока SPICE NMOS включают:

Переменные, которые вы задаете путем определения параметров для блока SPICE NMOS. Видимость некоторых параметров зависит от значения, которое вы устанавливаете для других параметров. Для получения дополнительной информации смотрите Параметры.
Настроенные геометрией переменные, которые зависят от нескольких из значений, что вы задаете параметры использования для блока SPICE NMOS. Для получения дополнительной информации смотрите Настроенные Геометрией Переменные.
Температура, T, который является 300.15 K по умолчанию. Можно использовать различное значение путем определения параметров для блока SPICE NMOS или путем определения параметров и для блока SPICE NMOS и для блока Environment Parameters. Для получения дополнительной информации смотрите Транзисторную Температуру.
Минимальная проводимость, GMIN, который является 1e-12 1/Ohm по умолчанию. Можно использовать различное значение путем определения параметра для блока Environment Parameters. Для получения дополнительной информации смотрите Минимальную Проводимость.
Тепловое напряжение, _Vtn. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловое Напряжение.

Настроенные геометрией переменные

Несколько переменных в уравнениях для модели SPICE N-channel MOSFET рассматривают геометрию устройства, которое представляет блок. Эти настроенные геометрией переменные зависят от переменных, которые вы задаете путем определения параметров блоков SPICE NMOS. Настроенные геометрией переменные зависят от этих переменных:

Область Область устройства
Шкала Количество параллельных подключенных устройств
Связанная неприспособленная переменная

Таблица включает настроенные геометрией переменные и уравнения определения.

Переменная	Описание	Уравнение
_KPd	Настроенная геометрией активная межэлектродная проводимость	$K P_{d} = K P * A R E A * S C A L E$
_ISd	Настроенное геометрией объемное текущее насыщение	$I S_{d} = I S * A R E A * S C A L E$
_JSd	Настроенная геометрией объемная плотность тока насыщения соединения	$J S_{d} = J S * A R E A * S C A L E$
_CBDd	Настроенная геометрией емкость объемного дренажа нулевого смещения	$C B D_{d} = C B D * A R E A * S C A L E$
_CBSd	Настроенная геометрией емкость объемного источника нулевого смещения	$C B S_{d} = C B S * A R E A * S C A L E$
_CGSOd	Настроенный геометрией источник логического элемента перекрывает емкость	$C G S O_{d} = C G S O * A R E A * S C A L E$
_CGDOd	Настроенный геометрией дренаж логического элемента перекрывает емкость	$C G D O_{d} = C G D O * A R E A * S C A L E$
_CGBOd	Настроенный геометрией объем логического элемента перекрывает емкость	$C G B O_{d} = C G B O * A R E A * S C A L E$
CJ	Настроенная геометрией нижняя емкость на область перехода	$C J_{d} = C J * A R E A * S C A L E$
CJSW	Настроенная геометрией емкость боковой стены на периметр соединения	$C J S W_{d} = C J S W * A R E A * S C A L E$
_RDd	Настроенное геометрией сопротивление дренажа	$R D_{d} = \frac{R D}{A R E A * S C A L E}$
_RSd	Настроенное геометрией исходное сопротивление	$R S_{d} = \frac{R S}{A R E A * S C A L E}$
_RSHd	Настроенное геометрией сопротивление листа	$R S H_{d} = \frac{R S H}{A R E A * S C A L E}$

Транзисторная температура

Существует два различных вариантов для определения транзисторной температуры, T:

Фиксированная температура — блок использует температуру, которая независима от температуры схемы, когда параметр Model temperature dependence using в настройках Temperature блока SPICE NMOS устанавливается на Fixed temperature. Для этой модели блок устанавливает T, равный TFIXED.
Температура устройства — блок использует температуру, которая зависит от температуры схемы, когда параметр Model temperature dependence using в настройках Temperature блока SPICE NMOS устанавливается на Device temperature. Для этой модели блок задает температуру как

$T = T_{C} + T O F F S E T$
Где:
- _TC является температурой схемы.
  Если нет блока Environment Parameters в схеме, _TC равен 300.15 K.
  Если существует блок Environment Parameters в схеме, _TC равен значению, которое вы задаете для параметра Temperature в настройках SPICE блока Environment Parameters. Значением по умолчанию для параметра Temperature является 300.15 K.
- TOFFSET является смещением локальная температура схемы.

Минимальная проводимость

Минимальная проводимость, GMIN, имеет значение по умолчанию 1e–12 1/Ohm. Задавать различное значение:

Если уже нет блока Environment Parameters в схеме, добавьте тот.
В настройках SPICE блока Environment Parameters задайте желаемое значение GMIN для параметра GMIN.

Тепловое напряжение

_Vtn является тепловым напряжением, которое задано как

$V_{t n} = N \frac{k * T}{q}$

Где:

N является коэффициентом эмиссии.
T является транзисторной температурой. Для получения дополнительной информации смотрите Транзисторную Температуру.
k является Постоянная Больцмана.
q является элементарным зарядом на электроне.

Вычисления сопротивления

Таблицы показывают, как блок SPICE NMOS определяет транзисторный дренаж и исходное сопротивление на основе значений параметров, которые вы задаете.

Истощите сопротивление

Значения параметров		Настроенное геометрией транзисторное сопротивление дренажа
Drain resistance, RD	Sheet resistance, RSH	Настроенное геометрией транзисторное сопротивление дренажа
`NaN`	`NaN`	0
RD	`NaN` или RSH	_RDd
`NaN`	RSH	_RSHd *NRD

Исходное сопротивление

Значения параметров		Настроенное геометрией транзисторное исходное сопротивление
Source resistance, RS	Sheet resistance, RSH	Настроенное геометрией транзисторное исходное сопротивление
`NaN`	`NaN`	0
RS	`NaN` или RSH	_RSd
`NaN`	RSH	_RSHd *NRS

Диодная модель объемного источника

Таблица показывает уравнения, которые задают отношение между текущим объемным источником, _Ibs, и напряжением объемного источника, _Vbs. Как применимые, параметры модели сначала настроены для температуры. Для получения дополнительной информации смотрите Температурную Зависимость.

Применимая область значений значений _Vbs	Соответствующее уравнение _Ibs
$V_{b s} > 80 * V_{t n}$	$I_{b s} = I S_{b s} * ((\frac{V_{b s}}{V_{t n}} - 79) e^{80} - 1) + V_{b s} * G \min$
$80 V_{t n} \geq V_{b s}$	$I_{b s} = I S_{b s} * (e^{V_{b s} / V_{t n}} - 1) + V_{b s} * G \min$

Где:

_ISbs является объемным насыщением, текущим, таким что, если:
- $J S_{d} \neq 0$ и $A S \neq 0$ , $I S_{b s} = J S_{d} * A S$ .
  Где:
  - _JSd является настроенной геометрией объемной плотностью тока насыщения соединения.
  - AS является исходной областью.
- Если $J S_{d} = 0$ или $A S = 0$ , $I S_{b s} = I S_{d}$ , где _ISd является настроенным геометрией объемным текущим насыщением.
_Vtn является тепловым напряжением. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловое Напряжение.
_Gmin является минимальной проводимостью. Для получения дополнительной информации смотрите Минимальную Проводимость.

Диодная модель объемного дренажа

Таблица показывает уравнения, которые задают отношение между объемным дренажом текущий _Ibd, и напряжением объемного дренажа, _Vbd. Как применимые, параметры модели сначала настроены для температуры. Для получения дополнительной информации смотрите Температурную Зависимость.

Применимая область значений значений _Vbd	Соответствующее уравнение _Ibd
$V_{b d} > 80 * V_{t n}$	$I_{b d} = I S_{b d} * ((\frac{V_{b d}}{V_{t n}} - 79) e^{80} - 1) + V_{b d} * G \min$
$80 V_{t n} \geq V_{b d}$	$I_{b d} = I S_{b d} * (e^{V_{b d} / V_{t n}} - 1) + V_{b d} * G \min$

Где:

_ISbd является объемным дренажом, текущим, таким что:
- Если $J S_{d} \neq 0$ и $A D \neq 0$ , $I S_{b d} = J S_{d} * A D$ .
  Где:
  - _JSd является настроенной геометрией объемной плотностью тока насыщения соединения.
  - AD является областью стока.
- Если $J S_{d} = 0$ или $A D = 0$ , $I S_{b d} = I S_{d}$ , где _ISd является настроенным геометрией объемным текущим насыщением.
_Vtn является тепловым напряжением. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловое Напряжение.
_Gmin является минимальной проводимостью. Для получения дополнительной информации смотрите Минимальную Проводимость.

Уровень 1 Истощите текущую модель

Эта таблица показывает отношение между текущим дренажом, _Id, и напряжением источника дренажа, _Vds, в режиме normal mode (_Vds ≥ 0). Когда применимые, параметры модели сначала настроены для температуры.

NormalMode

Применимая область значений _Vgs и значений _Vds	Соответствующее уравнение _Id
$V_{g s} - V_{o n} \leq 0$	$I_{d} = 0$
$0 < V_{g s} - V_{o n} \leq V_{d s}$	$I_{d} = B E T A * {(V_{g s} - V_{o n})}^{2} \frac{(1 + L A M B D A * V_{d s})}{2}$
$0 < V_{d s} < V_{g s} - V_{o n}$	$I_{d} = B E T A * V_{d s} ((V_{g s} - V_{o n}) - \frac{V_{d s}}{2}) (1 + L A M B D A * V_{d s})$

Где:

_Von зависит от _Vbs и PHI.

Применимое отношение _Vbs и значений PHI	Соответствующее уравнение _Von
$V_{b s} \leq 0$	$V_{o n} = M T Y P E * V B I + G A M M A \sqrt{P H I - V_{b s}}$
$0 < V_{b s} \leq 2 * P H I$	$V_{o n} = M T Y P E * V B I + G A M M A (\sqrt{P H I} - \frac{V_{b s}}{2 \sqrt{P H I}})$
$V_{b s} > 2 * P H I$	$V_{o n} = M T Y P E * V B I$

MTYPE равняется 1.
BETA $B E T A = (K P_{d} * W I D T H) / (L E N G T H - 2 * L D)$
KP:
- Transconductance, KP, если этот параметр имеет численное значение.
- $U 0 * 3.9 * ε_{0} / T O X$ , если Transconductance, KP является NaN и вы задаете значения и для Oxide thickness, TOX и для параметров Substrate doping, NSUB.
WIDTH является шириной канала.
LENGTH является длиной канала.
LD является боковой диффузией.
VBI является встроенным значением напряжения использование блока в вычислениях. Значение является функцией температуры. Для подробного определения смотрите Температурную Зависимость.
PHI:
- Surface potential, PHI, если этот параметр имеет численное значение.
- $2 * k T_{m e a s} / q * журнал (N S U B / n_{i})$ , если Surface potential, PHI является NaN и вы задаете значения и для Oxide thickness, TOX и для параметров Substrate doping, NSUB.
LAMBDA является модуляцией канала.
GAMMA:
- Bulk threshold, GAMMA, если этот параметр имеет численное значение.
- $T O X * \sqrt{2 * 11.7 * ε_{0} * q * N S U B} / (3.9 * ε_{0})$ , если Bulk threshold, GAMMA является NaN и вы задаете значения и для Oxide thickness, TOX и для параметров Substrate doping, NSUB.
_ε0 является проницаемостью свободного пространства, 8.854214871e-12 F/m.
_ni является концентрацией поставщика услуг внутреннего кремния, 1.45e10 ^cm-3.

Эта таблица показывает отношение между дренажом текущий _Id и напряжением источника дренажа _Vds в обратном режиме (_Vds <0). Когда применимые, параметры модели сначала настроены для температуры.

Обратный режим

Применимая область значений _Vgd и значений _Vds	Соответствующее уравнение _Id
$V_{g d} - V_{o n} \leq 0$	$I_{d} = 0$
$0 < V_{g d} - V_{o n} \leq - V_{d s}$	$I_{d} = - B E T A {(V_{g d} - V_{o n})}^{2} (1 - L A M B D A * V_{d s}) / 2$
$0 < - V_{d s} < V_{g d} - V_{o n}$	$I_{d} = B E T A * V_{d s} ((V_{g d} - V_{o n}) + V_{d s} / 2) (1 - L A M B D A * V_{d s})$

_Von зависит от _Vbd и PHI.

Применимое отношение _Vbs и значений PHI	Соответствующее уравнение _Von
$V_{b d} \leq 0$	$V_{o n} = M T Y P E * V B I + G A M M A \sqrt{P H I - V_{b d}}$
$0 < V_{b d} \leq 2 * P H I$	$V_{o n} = M T Y P E * V B I + G A M M A (\sqrt{P H I} - \frac{V_{b s}}{2 \sqrt{P H I}})$
$V_{b d} > 2 * P H I$	$V_{o n} = M T Y P E * P H I$

Уровень 3 Истощите текущую модель

Блок предоставляет следующую модель для дренажа текущий _Ids в режиме normal mode ( $V_{d s} \geq 0$ ) после корректировки применимых параметров модели для температуры.

$I_{D S} = I_{D S 0} * S c a l e_{V M A X} * S c a l e_{L C h a n} * S c a l e_{I N V}$

Где:

_IDS0 является Основной Текущей моделью Дренажа.
_ScaleVMAX является Скоростным Масштабированием Насыщения.
_ScaleLChan является Масштабированием Модуляции Длины канала.
_ScaleINV является Слабым Масштабированием Инверсии.

Блок использует ту же модель в дренаже, текущем в обратном режиме ( $V_{d s} < 0$ ), со следующими заменами:

$V_{b s} \equiv V_{b s} - V_{d s}$

$V_{g s} \equiv V_{g s} - V_{d s}$

$V_{d s} \equiv - V_{d s}$

Основная текущая модель дренажа

Отношение между текущим дренажом, _Ids, и напряжением источника дренажа, _Vds

$I_{D S 0} = B E T A * F_{g a t e} * (V_{G S X} - V_{T H} - \frac{1 + F_{B}}{2} * V_{D S X}) * V_{D S X}$

Где:

BETA вычисляется как описано в Текущей модели Дренажа Уровня 1.
_FGATE вычисляется как

$F_{g a t e} = \frac{1}{1 + T H E T A * (V_{g s x} - V_{T H})}$
Где:
- THETA моделирует зависимость мобильности на напряжении источника логического элемента.
- $V_{g s x} = \max (V_{G S}, V_{o n})$
Если вы задаете ненулевое значение для параметра Fast surface state density, NFS, блок вычисляет _Von с помощью этого уравнения:

$V_{o n} = V_{T H} + x_{n} V_{T}$
В противном случае,

$V_{o n} = V_{T H}$
Блок вычисляет _xn как

$x_{n} = 1 + \frac{q * N F S}{C O X} + \frac{(G A M M A * F_{s} * \sqrt{V_{b u l k}} + \frac{F_{n} * V_{b u l k}}{W I D T H})}{2 * V_{b u l k}}$
Блок вычисляет _Vbulk можно следующим образом:
- Если
  
  $V_{B S} \leq 0,$
  
  $V_{b u l k} = P H I - V_{B S} .$
- В противном случае блок вычисляет _Vbulk как
  
  $V_{b u l k} = \frac{P H I}{{(1 + \frac{V_{B S}}{2 * P H I})}^{2}}$
Тепловое напряжение, таким образом, что

$V_{T} = \frac{k T}{q}$
Блок вычисляет _VTH с помощью следующего уравнения:

$\begin{array}{l} V_{T H} = V_{B I} - \frac{8.15 e^{- 22} * E T A}{C O X * {(L E N G T H - 2 * L D)}^{3}} * V_{D S} \\ + G A M M A * F_{s} * \sqrt{V_{b u l k}} + F_{n} * V_{b u l k} \end{array}$
Для получения информации о том, как блок вычисляет _VBI, смотрите Температурную Зависимость.
ETA является Vds dependence threshold volt, ETA.
$C O X = \frac{ε_{o x}}{T O X},$
Где _εox является проницаемостью окиси, и TOX является Oxide thickness, TOX.
Если вы задаете ненулевое значение для параметра Junction depth, XJ и значение для параметра Substrate doping, NSUB, блок вычисляет _Fs с помощью этих уравнений:

$α = \frac{2 ε_{s i}}{q N S U B}$

$X D = \sqrt{α}$

$w c = .0631353 + .8013292 * \frac{X D * \sqrt{V_{b u l k}}}{X J} - .01110777 * {(\frac{X D * \sqrt{V_{b u l k}}}{X J})}^{2} + \frac{L D}{X J}$

$F_{s} = 1 - (w c * {\sqrt{1 - (\frac{X D * \sqrt{V_{b u l k}}}{X J + X D * \sqrt{V_{b u l k}}})}}^{2} - \frac{L D}{X J})$
Где _εsi является проницаемостью кремния.
В противном случае,

$F_{s} = 1$
Блок вычисляет _FB как

$F_{B} = \frac{G A M M A * F_{s}}{4 * \sqrt{V_{b u l k}}} + F_{n}$
Блок вычисляет _Fn как

$F_{n} = \frac{D E L T A * π * ε_{s i}}{2 * C O X * W I D T H}$
DELTA является воздействием ширины на пороге.
_VDSX является меньшим из _VDS и напряжения насыщения, _Vdsat.
- Если вы задаете положительное значение для параметра Max carrier drift velocity, VMAX, блок вычисляет _Vdsat с помощью следующего уравнения:
  
  $\begin{array}{l} V_{d s a t} = \frac{V_{g s x} - V_{T H}}{1 + F_{B}} + \frac{(L E N G T H - 2 * L D) * V M A X}{U O * F_{g a t e}} \\ - \sqrt{{(\frac{V_{g s x} - V_{T H}}{1 + F_{B}})}^{2} + {(\frac{(L E N G T H - 2 * L D) * V M A X}{U O * F_{g a t e}})}^{2}} \end{array}$
  В противном случае блок вычисляет _Vdsat как
  
  $V_{d s a t} = \frac{V_{g s x} - V_{T H}}{1 + F_{B}}$

Скоростное масштабирование насыщения

Если вы задаете положительное значение для параметра Max carrier drift velocity, VMAX, блок вычисляет _ScaleVMAX как

$S c a l e_{V M A X} = \frac{1}{1 + \frac{U O * F_{g a t e}}{(L E N G T H - 2 * L D) * V M A X} * V_{D S X}}$

В противном случае,

$S c a l e_{V M A X} = 1$

Масштабирование модуляции длины канала

Блок масштабирует дренаж, текущий, чтобы составлять модуляцию длины канала, если блок соответствует всем следующим критериям:

$V_{D S} > V {}_{d s a t}$
Max carrier drift velocity, VMAX меньше чем или равен нулю, или α является ненулевым.

Блок масштабирует дренаж текущее использование следующего уравнения:

$S c a l e_{L C h a n} = \frac{1}{1 - \frac{Δ l}{(L E N G T H - 2 * L D)}}$

Вычислять $Δ l$ блок:

Вычисляет промежуточное значение $Δ l_{0}$ .
- Если вы задаете положительное значение для параметра Max carrier drift velocity, VMAX, блок вычисляет промежуточное значение _gdsat как больший из 1e-12 и результат следующего уравнения:
  
  $I_{D S 0} * (1 - \frac{1}{1 + S c a l e_{g_{d s a t}} * V_{D S X}}) * S c a l e_{g_{d s a t}}$
  Где:
  
  $S c a l e_{g_{d s a t}} = \frac{U O * F_{g a t e}}{(L E N G T H - 2 * L D) * V M A X}$
  Затем блок использует следующее уравнение, чтобы вычислить промежуточное значение Δ_l0:
  
  $\begin{array}{l} Δ l_{0} = \sqrt{{(\frac{K A * I_{D S}}{2 * (L E N G T H - 2 * L D) * g_{d s a t}})}^{2} + K A * (V_{D S} - V_{d s a t})} \\ - \frac{K A * I_{D S}}{2 * (L E N G T H - 2 * L D) * g_{d s a t}} \end{array}$
  Где
  
  $K A = K A P P A * α .$
- В противном случае блок использует следующее уравнение, чтобы вычислить промежуточное значение $Δ l_{0}$ как
  
  $Δ l = \sqrt{K A * (V_{D S} - V_{d s a t})}$
Проверки блока на перфорацию через и вычисляют $Δ l$ .
- Если
  
  $Δ l_{0} > (L E N G T H - 2 * L D) / 2,$
  блок вычисляет $Δ l$ использование следующего уравнения:
  
  $Δ l = (1 - \frac{(L E N G T H - 2 * L D)}{4 * Δ l_{0}}) * (L E N G T H - 2 * L D)$
- В противном случае,
  
  $Δ l = Δ l_{0} .$

Слабое масштабирование инверсии

Если _VGS меньше _Von, блок вычисляет _ScaleINV с помощью следующего уравнения:

$S c a l e_{I N V} = e^{\frac{V_{g s} - V_{o n}}{x_{n} * V_{T}}}$

В противном случае,

$S c a l e_{I N V} = 1$

Модель заряда соединения

Модели Junction Overlap Charges и Bulk Junction Charges блока.

Заряды перекрытия соединения

Блок вычисляет следующие заряды перекрытия соединения:

$Q_{G S} = C G S O_{d} * W I D T H * V_{g s}$

Где:
- _QGS является зарядом перекрытия источника логического элемента.
- _CGSOd является настроенной емкостью перекрытия источника логического элемента геометрии.
- WIDTH является шириной канала.
$Q_{G D} = C G D O_{d} * W I D T H * V_{g d}$

Где:
- _QGD является зарядом перекрытия дренажа логического элемента.
- _CGDOd является настроенной емкостью перекрытия дренажа логического элемента геометрии.
$Q_{G B} = C G B O_{d} * (L E N G T H - 2 * L D) * V_{g b}$

Где:
- _QGB является объемным логическим элементом зарядом перекрытия.
- _CGBOd является настроенной объемной логическим элементом емкостью перекрытия геометрии.
- LENGTH является длиной канала.
- LD является боковой диффузией.

Объемные заряды соединения

Эта таблица показывает, что отношение между нижним соединением объемного дренажа заряжает _Qbottom и напряжение на переходе, _Vbd. Когда применимые, параметры модели сначала настроены для температуры.

Применимая область значений значений _Vbd	Соответствующее уравнение _Qbottom
$V_{b d} < F C * P B$	$Q_{b o t t o m} = \frac{C B D_{d} * P B * (1 - {(1 - \frac{V_{b d}}{P B})}^{1 - M J})}{1 - M J}$ если $C B D_{d} > 0$ $Q_{b o t t o m} = \frac{C J_{d} * A D * P B * (1 - {(1 - \frac{V_{b d}}{P B})}^{1 - M J})}{1 - M J}$ в противном случае.
$V_{b d} \geq F C * P B$	$\begin{array}{l} Q_{b o t t o m} = C B D_{d} * \\ (F 1 + \frac{F 3 * (V_{b d} - F C * P B) + \frac{M J * (V_{b d}^{2} - {(F C * P B)}^{2})}{2 * P B}}{F 2}) \end{array}$ если $C B D_{d} > 0$ $\begin{array}{l} Q_{b o t t o m} = C J_{d} * A D * \\ (F 1 + \frac{F 3 * (V_{b d} - F C * P B) + \frac{M J * (V_{b d}^{2} - {(F C * P B)}^{2})}{2 * P B}}{F 2}) \end{array}$ в противном случае.

Применимая область значений значений _Vbd

Соответствующее уравнение _Qbottom

V_{b d} < F C * P B

$Q_{b o t t o m} = \frac{C B D_{d} * P B * (1 - {(1 - \frac{V_{b d}}{P B})}^{1 - M J})}{1 - M J}$ если $C B D_{d} > 0$

$Q_{b o t t o m} = \frac{C J_{d} * A D * P B * (1 - {(1 - \frac{V_{b d}}{P B})}^{1 - M J})}{1 - M J}$ в противном случае.

V_{b d} \geq F C * P B

$\begin{array}{l} Q_{b o t t o m} = C B D_{d} * \\ (F 1 + \frac{F 3 * (V_{b d} - F C * P B) + \frac{M J * (V_{b d}^{2} - {(F C * P B)}^{2})}{2 * P B}}{F 2}) \end{array}$ если $C B D_{d} > 0$

$\begin{array}{l} Q_{b o t t o m} = C J_{d} * A D * \\ (F 1 + \frac{F 3 * (V_{b d} - F C * P B) + \frac{M J * (V_{b d}^{2} - {(F C * P B)}^{2})}{2 * P B}}{F 2}) \end{array}$ в противном случае.

Где:

PB является объемным потенциалом соединения.
FC является коэффициентом емкости.
_CBDd является настроенной геометрией емкостью объемного дренажа нулевого смещения.
_CJd является настроенной геометрией нижней емкостью на область перехода.
AD является областью стока.
MJ является нижним коэффициентом классификации.
$F 1 = \frac{P B * (1 - {(1 - F C)}^{1 - M J})}{1 - M J}$
$F 2 = {(1 - F C)}^{1 + M J}$
$F 3 = 1 - F C * (1 + M J)$

Чтобы вычислить нижний заряд соединения объемного источника, блок заменяет переменными в уравнениях в предыдущей таблице. Замены блока:

_Vbs для _Vbd
AS для AD
_CBSd для _CBDd

Эта таблица показывает, что отношение между соединением боковой стены объемного дренажа заряжает _Qsidewall и напряжение на переходе _Vbd. Когда применимые, параметры модели сначала настроены для температуры.

Применимая область значений значений _Vbd	Соответствующее уравнение _Qsidewall
$V_{b d} < F C * P B$	$Q_{s i d e w a l l} = \frac{C J S W_{d} * P D * P B * (1 - {(1 - \frac{V_{b d}}{P B})}^{1 - M G S W})}{1 - M G S W}$
$V_{b d} \geq F C * P B$	$\begin{array}{l} Q_{s i d e w a l l} = C J S W_{d} * P D * \\ (F 1 + \frac{F 3 * (V_{b d} - F C * P B) + \frac{M G S W * (V_{b d}^{2} - {(F C * P B)}^{2})}{2 * P B}}{F 2}) \end{array}$

Где:

_CJSWd является настроенной емкостью боковой стены геометрии на периметр соединения.
PD является периметром дренажа.
MGSW является стороной, градуирующей коэффициент.
$F 1 = \frac{P B * (1 - {(1 - F C)}^{1 - M J S W})}{1 - M J S W}$
$F 2 = {(1 - F C)}^{1 + M J S W}$
$F 3 = 1 - F C * (1 + M J S W)$

Чтобы вычислить соединение боковой стены объемного источника заряжаются и напряжение на переходе боковой стены, переменные замен блока в уравнениях в предыдущей таблице. Замены блока:

_Vbs для _Vbd
PS для PD

Температурная зависимость

Активная межэлектродная проводимость как функция транзисторной температуры

$K P (T) = \frac{K P_{d}}{{(\frac{T}{T_{m e a s}})}^{3 / 2}}$

Где:

_KPd является настроенной геометрией активной межэлектродной проводимостью.
T является транзисторной температурой. Для получения дополнительной информации смотрите Транзисторную Температуру.
_Tmeas является температурой экстракции параметра.

Поверхностный потенциал как функция транзисторной температуры

$\begin{array}{l} P H I (T) = \frac{T}{T_{m e a s}} (P H I + \frac{k T_{m e a s}}{q} (журнал {(\frac{T_{m e a s}}{300.15})}^{3} + \frac{q}{k} (\frac{1.115}{300.15} - \frac{E G_{T_{m e a s}}}{T_{m e a s}}))) \\ - \frac{k T}{q} (журнал {(\frac{T}{300.15})}^{3} + \frac{q}{k} (\frac{1.115}{300.15} - \frac{E G_{T}}{T})) \end{array}$

Где:

PHI является поверхностным потенциалом.
k является Постоянная Больцмана.
q является элементарным зарядом на электроне, 1.6021918e-19 C.
EG является энергией активации, такой что:
- $E G_{T_{m e a s}} = 1.16 e V - (7.02 e - 4 * T_{m e a s}^{2}) / (T_{m e a s} + 1108)$
- $E G_{T} = 1.16 e V - (7.02 e - 4 * T^{2}) / (T + 1108)$

Встроенное напряжение как функция транзисторной температуры

$\begin{array}{l} V B I (T) = V T O + M T Y P E * (\frac{P H I (T) - P H I}{2} - G A M M A \sqrt{P H I}) \\ + \frac{E G_{T_{m e a s}} - E G_{T}}{2} \end{array}$

Где:

VBI является встроенным напряжением.
VTO является пороговым напряжением. VTO зависит от значения, которое вы задаете для параметра Threshold voltage, VTO в настройках DC currents. Если вы задаете численное значение, VTO оценен как то значение. Если вы задаете нечисловое значение (NAN) и вы задаете численные значения и для Oxide thickness, TOX и для параметров Substrate doping, NSUB в настройках Process, затем VTO оценен как $Φ - 3.25 + E G_{T_{m e a s}} / 2 + M T Y P E * P H I / 2 - N S S * q * T O X / (3.9 * ε_{0}) + M T Y P E * (G A M M A * \sqrt{P H I} + P H I)$ , Где:
- Φ зависит от типа логического элемента, который вы задаете использование параметра Gate type, TPG. Если вы задаете Aluminum (0), $Φ = 3.2$ . В противном случае, $Φ = 3.25 + E G_{T_{m e a s}} / 2 - M T Y P E * T P G * E G_{T_{m e a s}} / 2$ , Где:
  - MTYPE является транзисторным типом. Для N-channel MOSFET, MTYPE = 1.
  - TPG представляет тип логического элемента и также зависит от опции, которую вы задаете для параметра Gate type, TPG в настройках Process. Если вы задаете
    
    Opposite of substrate (1) — TPG = 1
    Same as substrate (-1) — TPG =-1
- NSS является поверхностной плотностью состояния.
- TOX является окисной толщиной.
- _ε0 является проницаемостью свободного пространства.
- GAMMA является объемным порогом. GAMMA зависит от значения, которое вы задаете для параметра Bulk threshold, GAMMA в настройках DC currents. Если вы задаете численное значение, GAMMA оценен как то значение. Если вы задаете нечисловое значение (NAN) и вы задаете численные значения и для Oxide thickness, TOX и для параметров Substrate doping, NSUB в настройках Process, затем VTO оценен как $T O X * \sqrt{2 * 11.7 * ε_{0} * q * N S U B} / (3.9 * ε_{0})$ , где NSUB является легированием подложки.

Объемное насыщение, текущее как функция транзисторной температуры,

$I S (T) = I S_{d} * e^{\frac{- q E G_{T}}{N D * k T} + \frac{q E G_{T_{m e a s}}}{N D * k T_{m e a s}}}$

Где:

_ISd является настроенным геометрией объемным текущим насыщением.
ND является коэффициентом эмиссии.

Объемная плотность тока насыщения соединения как функция транзисторной температуры

$J S (T) = J S_{d} * e^{\frac{- q E G_{T}}{N D * k T} + \frac{q E G_{T_{m e a s}}}{N D * k T_{m e a s}}}$

Где _JSd является настроенной геометрией объемной плотностью тока насыщения соединения.

Объемный потенциал соединения как функция транзисторной температуры

$\begin{array}{l} P B (T) = \frac{P B + \frac{k T_{m e a s}}{q} (журнал {(\frac{T_{m e a s}}{300.15})}^{3} + \frac{q}{k} (\frac{1.115}{300.15} - \frac{E G_{T_{m e a s}}}{T}))}{\frac{T_{m e a s}}{T}} \\ - \frac{k T}{q} (журнал {(\frac{T}{300.15})}^{3} + \frac{q}{k} (\frac{1.115}{300.15} - \frac{E G_{T}}{T})) \end{array}$

Где PB является объемным потенциалом соединения.

Емкость перехода объемного дренажа как функция транзисторной температуры

$C B D (T) = C B D_{d} \frac{p b o + M J * (4 * 10^{4} * (T - 300.15) * p b o - (P B (T) - p b o))}{p b o + M J * (4 * 10^{4} * (T_{m e a s} - 300.15) * p b o - (P B - p b o))}$

Где:

_CBDd является настроенной емкостью объемного дренажа нулевого смещения геометрии.
MJ является нижним коэффициентом классификации.
$p b o = \frac{P B + \frac{k T_{m e a s}}{q} (журнал {(\frac{T_{m e a s}}{300.15})}^{3} + \frac{q}{k} (\frac{1.115}{300.15} - \frac{E G_{T_{m e a s}}}{T}))}{\frac{T_{m e a s}}{300.15}}$

Блок использует уравнение CBD(T), чтобы вычислить:

Емкость перехода объемного источника путем замены _CBSd, настроенной геометрией емкостью объемного источника нулевого смещения, для _CBDd.
Нижняя емкость перехода путем замены _CJd, настроенной геометрией нижней емкостью на область перехода для _CBDd.

Отношение между емкостью перехода боковой стены CJSW и транзисторной температурой, T,

$C J S W (T) = C J S W_{d} \frac{p b o + M J S W * (4 * 10^{4} * (T - 300.15) * p b o - (P B (T) - p b o))}{p b o + M J S W * (4 * 10^{4} * (T_{m e a s} - 300.15) * p b o - (P B - p b o))}$

Где:

_CJSWd является стороной настроенная геометрией емкость боковой стены на периметр соединения.
MJSW является стороной, градуирующей коэффициент.

Предположения и ограничения

Блок не поддерживает шумовой анализ.
Блок применяет начальные условия через конденсаторы соединения а не через порты блока.

Порты

Сохранение

развернуть все

`gx` — Вывод затвора
электрический

Электрический порт сохранения сопоставлен с транзисторным выводом затвора.

`dx` — Истощите терминал
электрический

Электрический порт сохранения, сопоставленный с транзистором, истощает терминал.

`sx` — Исходный терминал
электрический

Электрический порт сохранения сопоставлен с транзисторным исходным терминалом.

`bx` — Объемный терминал
электрический

Электрический порт сохранения, сопоставленный с транзистором, увеличивает объем терминала.

Параметры

развернуть все

Выбор модели

`MOS model` — Истощите текущую модель
`Level 1 MOS` (значение по умолчанию) | `Level 3 MOS`

Опции текущей модели дренажа MOSFET:

Level 1 MOS — Используйте Текущую модель Дренажа Уровня 1. Это - опция по умолчанию.
Level 3 MOS — Используйте текущую модель дренажа уровня 3.

Зависимости

Установка, которую вы выбираете для MOS model, влияет на видимость определенных параметров в настройках DC Currents и Process.

Размерности

`Device area factor, AREA` — Область Device
1.0 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Фактор области Transistor для масштабирования. Значение должно быть больше 0.

`Number of parallel devices, SCALE` — Количество параллельных устройств
1 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Количество параллельных экземпляров MOS, которые представляет блок. Этот параметр умножает текущий выход и заряд устройства. Значение должно быть больше 0.

`Length of channel, LENGTH` — Длина канала источника к дренажу
`1e-4` `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Длина канала между источником и дренажом.

`Width of channel, WIDTH` — Ширина канала источника к дренажу
`1e-4` `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Ширина канала между источником и дренажом.

`Area of drain, AD` — Область стока
0 `m^2` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Область транзистора истощает диффузию. Значение должно быть больше или быть равно 0.

`Area of source, AS` — Область Source
0 `m^2` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Область транзисторной исходной диффузии. Значение должно быть больше или быть равно 0.

`Perimeter of drain, PD` — Истощите периметр
0 `m` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Периметр транзистора истощает диффузию. Значение должно быть больше или быть равно 0.

`Perimeter of source, PS` — Исходный периметр
0 `m` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Периметр транзисторной исходной диффузии. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Резисторы

`Number of drain squares, NRD` — Количество квадратов сопротивления диффузии дренажа
1 (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Количество квадратов сопротивления, которые составляют транзисторную диффузию дренажа. Значение должно быть больше или быть равно 0. Блок только использует это значение параметров, если вы не задаете один или оба из Drain resistance, RD и значений параметров Source resistance, RS, как описано в Вычислениях Сопротивления.

`Number of source squares, NRS` — Количество транзисторных исходных квадратов диффузии сопротивления
1 (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Количество квадратов сопротивления, которые составляют транзисторную исходную диффузию. Значение должно быть больше или быть равно 0. Блок только использует это значение параметров, если вы не задаете один или оба из Drain resistance, RD и значений параметров Source resistance, RS, как описано в Вычислениях Сопротивления.

`Drain resistance, RD` — Серийное сопротивление
0.01 `Ohm` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Транзисторное сопротивление дренажа. Значение должно быть больше или быть равно 0.

`Source resistance, RS` — Серийное сопротивление
0.0001 `Ohm` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Транзисторное исходное сопротивление. Значение должно быть больше или быть равно 0.

`Sheet resistance, RSH` — На квадратное сопротивление
`NaN` `Ohm` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Сопротивление на квадрат транзисторного источника и дренажа. Значением по умолчанию является NaN Ohm. Это значение означает, что параметр не задан. Блок только использует это значение параметров, если вы не задаете один или оба из Drain resistance, RD и значений параметров Source resistance, RS, как описано в Вычислениях Сопротивления. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Токи DC

`Threshold voltage, VTO` — Пороговое напряжение
0 `V` (значение по умолчанию) | скаляр

Напряжение источника логического элемента, выше которого транзистор производит ненулевой текущий дренаж. Если вы присваиваете этот параметр значение NaN, блок вычисляет значение от заданных значений параметров Substrate doping, NSUB и Oxide thickness, TOX. Для получения дополнительной информации об этом вычислении, смотрите Температурную Зависимость.

`Transconductance, KP` — Активная межэлектродная проводимость
`2e-5` `A/V^2` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Производная дренажа, текущего относительно напряжения затвора. Значение должно быть больше или быть равно 0. Если вы присваиваете этот параметр значение NaN, блок вычисляет значение от заданных значений параметров Substrate doping, NSUB и Oxide thickness, TOX. Для получения дополнительной информации об этом вычислении, смотрите Текущую модель Дренажа Текущей модели или Уровня 3 Дренажа Уровня 1 как подходящую для выбранного значения параметра MOS model.

`Bulk threshold, GAMMA` — Объемный порог
0 `V^0.50000` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Параметр влияния корпуса, который связывает пороговое напряжение, VTH, к смещению тела, VBS, как описано в Текущей модели Дренажа Текущей модели и Уровня 3 Дренажа Уровня 1. Значение должно быть больше или быть равно 0. Если вы присваиваете этот параметр значение NaN, блок вычисляет значение от заданных значений параметров Substrate doping, NSUB и Oxide thickness, TOX. Для получения дополнительной информации об этом вычислении, смотрите Текущую модель Дренажа Текущей модели или Уровня 3 Дренажа Уровня 1 как подходящую для выбранного значения параметра MOS model.

`Surface potential, PHI` — Поверхностный потенциал
0.6 `V` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Дважды напряжение, при котором поверхностная электронная концентрация становится равной внутренней концентрации и переходам устройства между условиями инверсии и истощением. Значение должно быть больше или быть равно 0. Если вы присваиваете этот параметр значение NaN, блок вычисляет значение от заданных значений параметров Substrate doping, NSUB и Oxide thickness, TOX. Для получения дополнительной информации об этом вычислении, смотрите Текущую модель Дренажа Текущей модели или Уровня 3 Дренажа Уровня 1 как подходящую для выбранного значения параметра MOS model.

`Channel modulation, LAMBDA` — Модуляция длины канала
0 `1/V` (значение по умолчанию) | скаляр

Модуляция длины канала.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Level 1 MOS для параметра MOS model в настройках Model Selection.

`Bulk saturation current, IS` — Объемное насыщение текущая величина
`1e-14` `A` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Величина тока, к которому соединение приближается асимптотически для очень больших уровней обратного смещения. Значение должно быть больше или быть равно 0.

`Emission coefficient, N` — Коэффициент эмиссии
1 (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Транзисторный коэффициент эмиссии или фактор идеальности. Значение должно быть больше 0.

`Bulk jct sat current density, JS` — Объемная плотность тока насыщения соединения
0 `A/m^2` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Величина тока на единичную площадь, к которой соединение приближается асимптотически для очень больших уровней обратного смещения. Значение должно быть больше или быть равно 0.

`Width effect on threshold, DELTA` — Фактор ширины
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Фактор, который управляет воздействием транзисторной ширины на пороговом напряжении.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Level 3 MOS для параметра MOS model в настройках Model Selection.

`Max carrier drift velocity, VMAX` — Максимальная скорость дрейфа
0 `m/s` (значение по умолчанию) | скаляр

Максимальная скорость дрейфа поставщиков услуг.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Level 3 MOS для параметра MOS model в настройках Model Selection.

`Fast surface state density, NFS` — Быстро появитесь плотность состояния
0 `1/cm^2` (значение по умолчанию) | скаляр

Быстро поверхностная плотность состояния настраивает дренаж, текущий для сокращения мобильности, вызванного напряжением затвора.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Level 3 MOS для параметра MOS model в настройках Model Selection.

`Vds dependence threshold volt, ETA` — Порог напряжения источника дренажа
0 (значение по умолчанию) | скаляр

Коэффициент, который управляет, как напряжение дренажа влияет на мобильность в дренаже текущее вычисление.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Level 3 MOS для параметра MOS model в настройках Model Selection.

`Vgs dependence on mobility, THETA` — Коэффициент зависимости мобильности
0 `1/V` (значение по умолчанию) | скаляр

Коэффициент, который управляет, как напряжение затвора влияет на мобильность в дренаже текущее вычисление.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Level 3 MOS для параметра MOS model в настройках Model Selection.

`Mobility modulation, KAPPA` — Коэффициент модуляции мобильности
0.2 (значение по умолчанию) | скаляр

Коэффициент модуляции длины канала для модели MOS уровня 3.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Level 3 MOS для параметра MOS model в настройках Model Selection.

C-V

`Model junction capacitance` — Модель емкости перехода
`No` (значение по умолчанию) | `Yes`

Опции для моделирования емкости перехода:

No — Не включайте емкость перехода в модель.
Yes — Задайте емкость перехода нулевого смещения, потенциал соединения, градуируя коэффициент, истощение прямого смещения и коэффициент емкости.

Зависимости

Выбор Yes отсоединяет связанные параметры.

`Zero-bias BD capacitance, CBD` — Емкость перехода нулевого смещения
0 `F` (значение по умолчанию) | `0` или ≥ `1e-18`

Емкость между объемом и дренажом. Значение должно быть равно 0 или больше, чем или равный Cmin. Cmin является встроенной константой модели, значением которой является 1e-18.