P-Channel LDMOS FET

P-канал со стороны рассеял металлооксидный полупроводник или вертикально рассеял метал-оксидные полупроводниковые транзисторы, подходящие для высокого напряжения

  • Библиотека:
  • Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters

Описание

Блок P-Channel LDMOS FET позволяет вам модель LDMOS (или VDMOS) транзисторы, подходящие для высокого напряжения. Модель основана на поверхностном потенциале и включает эффекты из-за расширенного дренажа (дрейф) область:

  • Нелинейные емкостные эффекты сопоставлены с областью дрейфа

  • Поверхностное рассеивание и скоростное насыщение в области дрейфа

  • Скоростное насыщение и модуляция длины канала в области канала

  • Заряжайте сохранение в модели, таким образом, можно использовать модель в заряде чувствительные симуляции

  • Внутренний диод тела

  • Противоположное восстановление в диодной модели тела

  • Температурное масштабирование физических параметров

  • Для теплового варианта (см. Тепловой Порт), динамическое самонагревание

Для получения информации о физическом образовании и определяющих уравнениях, смотрите страницу с описанием блока N-Channel LDMOS FET. И p-тип и версии n-типа модели LDMOS используют тот же базовый код с соответствующими преобразованиями напряжения, чтобы составлять различные типы устройства.

Модель заряда похожа на ту из поверхностной-потенциалом модели MOSFET с дополнительными выражениями, чтобы составлять заряд в области дрейфа. Блок использует выведенные уравнения как описано в [1], которые включают и инверсию и накопление в области дрейфа.

Моделирование диода тела

Блок моделирует диод тела как идеал, экспоненциальный диод и с соединением и с емкостями диффузии:

Idio=Is[exp(VBDnϕT)1]

Cj=Cj01+VBDVbi

Cdiff=τIsnϕTexp(VBDnϕT)

где:

  • Idio является током через диод.

  • Is является противоположным текущим насыщением.

  • VBD является напряжением дренажа тела.

  • n является фактором идеальности.

  • ϕT является тепловым напряжением.

  • Cj является емкостью перехода диода.

  • Cj0 является емкостью перехода нулевого смещения.

  • Vbi является встроенным напряжением.

  • Cdiff является емкостью диффузии диода.

  • τ является временем транспортировки.

Емкости заданы посредством явного вычисления зарядов, которые затем дифференцируются, чтобы дать емкостные выражения выше. Блок вычисляет емкостные диодные токи как производные времени соответствующих зарядов, похожих на расчет в поверхностной-потенциалом модели MOSFET.

Моделирование температурной зависимости

Поведение по умолчанию состоит в том, что зависимость от температуры не моделируется, и устройство симулировано при температуре, для которой вы обеспечиваете параметры блоков. Чтобы смоделировать зависимость от температуры в процессе моделирования, выберите Model temperature dependence для параметра Parameterization на вкладке Temperature Dependence.

Модель включает температурные эффекты на характеристиках емкости, а также моделирование зависимости транзистора статическое поведение на температуре в процессе моделирования.

Параметр Measurement temperature на вкладке Main задает температурный Tm1, в котором были извлечены другие параметры устройства. Вкладка Temperature Dependence обеспечивает температуру симуляции, Ts и температурные масштабные коэффициенты для других параметров устройства. Для получения дополнительной информации смотрите Температурную Зависимость.

Тепловой порт

Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы осушить тепловой порт, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, и затем из контекстного меню выбирают Simscape> Block choices> Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и отсоединяет параметры Thermal Port.

Используйте тепловой порт, чтобы симулировать эффекты выработанного тепла и температуры устройства. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов и на параметрах Thermal Port, смотрите Термальные эффекты Симуляции в Полупроводниках.

Тепловой вариант блока включает динамическое самонагревание, то есть, позволяет вам симулировать эффект самонагревания на электрических характеристиках устройства.

Порты

Сохранение

развернуть все

Электрический порт сохранения сопоставлен с транзисторным выводом затвора

Электрический порт сохранения, сопоставленный с транзистором, истощает терминал

Электрический порт сохранения сопоставлен с транзисторным исходным терминалом

Параметры

развернуть все

Основной

Усиление, β, областей MOSFET. Значение параметров является двухэлементным вектором с первым элементом, соответствующим каналу и второму — в область дрейфа. Этот параметр, в основном, задает линейную область операции на IDVDS характеристика. Значения обоих элементов должны быть больше 0.

flatband напряжение, VFB, задает смещение затвора, которое должно быть применено для того, чтобы достигнуть flatband условия в поверхности кремния. Значение параметров является двухэлементным вектором с первым элементом, соответствующим каналу и второму — в область дрейфа. Можно также использовать этот параметр, чтобы произвольно переключить пороговое напряжение из-за существенных различий в функции работы, и к захваченным интерфейсным или окисным зарядам. На практике, однако, обычно рекомендуется изменить пороговое напряжение при помощи Body factor, [channel drift_region] и параметров Surface potential at strong inversion, [channel drift_region] сначала, и только использовать этот параметр в подстройке.

Пороговое напряжение для области канала, для закороченной объемной источником связи, приблизительно

VT=VFB+2ϕB+2ϕT+γ2ϕB+2ϕT

где 2ϕB поверхностный потенциал при сильной инверсии, и γ является фактором тела, обоими в области канала.

Фактор тела, γ, в поверхностно-потенциальном уравнении. Значение параметров является двухэлементным вектором с первым элементом, соответствующим каналу и второму — в область дрейфа.

Для области канала фактор тела

γ=2qεSiNDCox

Смотрите страницу с описанием блока N-Channel MOSFET для получения дополнительной информации об этом уравнении. Уравнение области дрейфа подобно, за исключением того, что ND заменяется плотностью легирования, NA. Значение параметров области канала, в основном, влияет на пороговое напряжение. Для области дрейфа этот параметр, в основном, влияет на модель заряда, и также оказывает незначительное влияние на повышение - от поведения объемного тока через область дрейфа.

2ϕB называют в поверхностно-потенциальном уравнении. Значение параметров является двухэлементным вектором с первым элементом, соответствующим каналу и второму — в область дрейфа.

Значение параметров области канала также, в основном, влияет на пороговое напряжение. Для области дрейфа этот параметр влияет на модель заряда только.

Скоростное насыщение, θsat, в текущем дренажом уравнении. Используйте этот параметр в случаях, куда хорошая подгонка к линейной операции приводит к насыщению, текущему, который слишком высок. Путем увеличения этого значения параметров вы уменьшаете текущее насыщение. Значение параметров является двухэлементным вектором с первым элементом, соответствующим каналу и второму — в область дрейфа. Значением по умолчанию является [0.0, 0.1] 1/V, что означает, что скоростное насыщение в области канала прочь по умолчанию.

Фактор рассеивания поверхности, θsurf, в текущем дренажом уравнении. Этот параметр применяется к области дрейфа только и счетам на рассеивание в слое накопления из-за вертикального электрического поля.

Фактор, α, умножая логарифмический термин в уравнении GΔL. Смотрите страницу с описанием блока N-Channel MOSFET для получения дополнительной информации об этом уравнении. Этот параметр описывает начало модуляции длины канала. Для характеристик устройства, которые показывают положительную проводимость в насыщении, увеличьте значение параметров, чтобы соответствовать этому поведению. Этот параметр применяется к области канала только. Значение по умолчанию 0, что означает, что модуляция длины канала прочь по умолчанию.

Напряжение Vp в уравнении GΔL. Смотрите страницу с описанием блока N-Channel MOSFET для получения дополнительной информации об этом уравнении. Этот параметр управляет напряжением дренажа, при котором модуляция длины канала начинает становиться активной. Этот параметр применяется к области канала только.

Этот параметр управляет, как гладко переходы MOSFET от линейного в насыщение, особенно когда скоростное насыщение включено. Этот параметр можно обычно оставлять в его значении по умолчанию, но можно использовать его, чтобы подстроить колено IDVDS характеристика. Этот параметр применяется и к каналу и к областям дрейфа. Ожидаемая область значений для этого значения параметров между 2 и 8.

Температурный Tm1, в котором измеряются параметры блоков. Если параметр Device simulation temperature на вкладке Temperature Dependence будет отличаться от этого значения, то параметры устройства будут масштабироваться от их заданных значений согласно симуляции и ссылочным температурам. Для получения дополнительной информации смотрите Температурную Зависимость.

Омическое сопротивление

Транзисторное исходное сопротивление, то есть, серийное сопротивление сопоставлено с исходным контактом. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Транзисторное сопротивление дренажа, то есть, серийное сопротивление сопоставило с контактом стока и с частью LOCOS области дрейфа, на которую в большой степени не влияет прикладное напряжение затвора. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Транзисторное сопротивление затвора, то есть, серийное сопротивление сопоставлено с контактом логического элемента. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Сопротивление RD в текущем дренажом уравнении. Это представляет сопротивление объемной части области дрейфа в отсутствие истощения от верхних и нижних интерфейсов. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Параметр λD в текущем дренажом уравнении. Это - отношение вертикальных глубин y1 и y2 при нулевом смещении, где y1 представляет область пространственного заряда, и y2 представляет неистощенную часть области дрейфа. Смотрите страницу с описанием блока N-Channel LDMOS FET для рисунка.

Емкости

Параллельный канал затвора пластины и емкость области дрейфа логического элемента. Значение параметров является двухэлементным вектором с первым элементом, соответствующим каналу и второму — в область дрейфа.

Фиксированная, линейная емкость, сопоставленная с перекрытием электрода затвора с источником хорошо.

Фиксированная, линейная емкость сопоставлена с перекрытием электрода затвора с отстойником.

Диод тела

Ток, определяемый символом Is в уравнениях диода тела.

Встроенное напряжение диода, определяемого символом Vbi в уравнениях диода тела.

Фактор определяется символом n в уравнениях диода тела.

Емкость между дренажом и объемом связывается при нулевом смещении из-за одного только диода тела. Это определяется символом Cj0 в уравнениях диода тела.

Время определяется символом τ в уравнениях диода тела.

Температурная зависимость

Выберите один из следующих методов для температурной параметризации зависимости:

  • None — Simulate at parameter measurement temperature — Температурная зависимость не моделируется. Это - метод по умолчанию.

  • Model temperature dependence — Температурно-зависимые эффекты модели. Введите значение для температуры симуляции устройства, Ts и температурных масштабных коэффициентов для других параметров блоков.

Температурный Ts, в котором симулировано устройство.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Model temperature dependence для параметра Parameterization.

Значение параметров является двухэлементным вектором с первым элементом, соответствующим каналу и второму — в область дрейфа. И в канале и в области дрейфа, усиление MOSFET, β, принято, чтобы масштабироваться экспоненциально с температурой, β = βm1 (Tm1/Ts) ^ηβ. βm1 является значением канала или усиления области дрейфа, как задано параметром Gain, [channel drift_region] от вкладки Main. ηβ является соответствующим элементом параметра Gain temperature exponent, [channel drift_region].

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Model temperature dependence для параметра Parameterization.

Значение параметров является двухэлементным вектором с первым элементом, соответствующим каналу и второму — в область дрейфа. flatband напряжение, VFB, принято, чтобы масштабироваться линейно с температурой, VFB = VFBm1 + (TsTm1) ST,VFB. VFBm1 является значением канала или области дрейфа flatband напряжение, как задано параметром Flatband voltage, [channel drift_region] от вкладки Main. ST,VFB является соответствующим элементом параметра Flatband voltage temperature coefficient, [channel drift_region].

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Model temperature dependence для параметра Parameterization.

Поверхностный потенциал при сильной инверсии, 2ϕB, принят, чтобы масштабироваться линейно с температурой, 2ϕB = 2ϕBm1 + (TsTm1) ST,ϕB. 2ϕBm1 значение параметра Surface potential at strong inversion от вкладки Main, и ST,ϕB является Surface potential at strong inversion temperature coefficient.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Model temperature dependence для параметра Parameterization.

Значение параметров является двухэлементным вектором с первым элементом, соответствующим каналу и второму — в область дрейфа. Скоростное насыщение, θsat, принято, чтобы масштабироваться экспоненциально с температурой, θsat = θsat,m1 (Tm1/Ts) ^ηθ. θsat,m1 является значением канала или скоростного фактора насыщения области дрейфа, как задано параметром Velocity saturation factor, [channel drift_region] от вкладки Main. ηθ является соответствующим элементом параметра Velocity saturation temperature exponent, [channel drift_region].

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Model temperature dependence для параметра Parameterization.

Серийные сопротивления приняты, чтобы соответствовать полупроводниковым сопротивлениям. Поэтому они уменьшаются экспоненциально с увеличением температуры. Ri = Ri,m1 (Tm1/Ts) ^ηR, где i является S, D, или G, для источника, высушивает или пропускает серийное сопротивление, соответственно. Ri,m1 является значением соответствующего серийного параметра сопротивления от вкладки Ohmic Resistance, и ηR является Ohmic resistance temperature exponent.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Model temperature dependence для параметра Parameterization.

Сопротивление RD, сопротивление низкого смещения объемной части области дрейфа, масштабируется так же к другим серийным сопротивлениям. Отдельное значение температурной экспоненты для этого сопротивления обеспечивает дополнительную степень свободы.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Model temperature dependence для параметра Parameterization.

Противоположное насыщение, текущее для диода тела, принято, чтобы быть пропорциональным квадрату внутренней концентрации поставщика услуг, ni = NC exp (–EG/2kBT). NC является температурно-зависимой эффективной плотностью состояний, и EG является температурно-зависимой запрещенной зоной для полупроводникового материала. Чтобы постараться не вводить другой температурный масштабный коэффициент, блок пропускает температурную зависимость запрещенной зоны и использует запрещенную зону кремния в 300K (1.12eV) для всех типов устройства. Поэтому масштабируемым температурой противоположным текущим насыщением дают

Is=Is,m1(TsTm1)ηIsexp(EGkB(1Tm11Ts)).

Is,m1 является значением параметра Reverse saturation current от вкладки Body Diode, kB является константой Больцманна (8.617x10-5eV/K), и ηIs является Body diode reverse saturation current temperature exponent. Значением по умолчанию является 3, потому что NC для кремния примерно пропорционален T3/2. Можно исправить эффект пренебрежения температурной зависимости запрещенной зоны прагматическим выбором ηIs.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Model temperature dependence для параметра Parameterization.

Вопросы совместимости

развернуть все

Поведение изменяется в R2019b

Ссылки

[1] Aarts, A., Н. Д'Аллевеин и Р. ван Лэнджевелд. “Поверхностная-потенциалом высоковольтная компактная транзисторная модель LDMOS”. Транзакции IEEE на электронных устройствах. 52 (5):999 - 1007. Июнь 2005.

[2] Ван Лэнджевелд, R., А. Дж. Шолтен и D. B.M. Клаассен. "Физическое образование модели 11 MOS. Уровень 1101". NAT.. Несекретный отчет 2003/00239. Апрель 2003.

[3] О, S-Y., Д. Э. Уорд и Р. В. Даттон. “Анализ переходных процессов МОП-транзисторов”. IEEE J. Твердотельные схемы. SC-15, стр 636-643, 1980.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

|

Введенный в R2017b

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте