Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Основы проектирования электронной компонентной базы». Арсентьев А.В., Плотникова Е.Ю
********* Simulation Settings - Additional SPICE Commands *********
.end
Параметры модели
Vto – пороговое напряжение при нулевом смещении на подложке, определяет момент открытия транзистора, т.е. момент начала протекания тока от истока к стоку. На графике смещает передаточную характеристику по оси Х. Не путать с Vth, пороговым напряжением при ненулевом потенциале на подложке.
KP – удельная крутизна транзистора, используется для расчета β – крутизны транзистора. Если не задана, рассчитыва-
ется как KP = Uo Cox.
gamma – коэффициент влияния потенциала подложки на пороговое напряжение. Если не задан, вычисляется по фор-
муле = |
|
, = |
|
. |
|
|
Phi – поверхностный потенциал. Если не задан, рассчи-
тывается по формуле ϕ = 2 = 2 |
|
|
|
. |
|
|
lambda – параметр модуляции длины канала. Параметр характеризует наклон выходной характеристики транзистора в области насыщения.
Tox – толщина подзатворного окисла.
Nsub – концентрация примеси в подложке, характеристика технологии изготовления.
Nss=1.0E+10 – плотность медленных поверхностных состояний на границе раздела кремний – подзатворный оксид.
Nfs=1.0E+10 – плотность быстрых поверхностных состояний на границе раздела кремний – подзатворный оксид.
Поверхностные состояния могут захватывать заряды, которые будут экранировать канал транзистора от напряжения на затворе, корректируя напряжение Vth.
Xj - глубина металургического p-n-перехода областей стока и истока.
14
Ld – боковая диффузия в канал со стороны стока и истока. Если величина LD и Xj не определены, то считаются по умолчанию 0. Если определена только Xj, то LD высчитывает-
ся как LD=Xj*0,75.
Wd – боковая диффузия в канал от подложки по ши-
рине.
Uo – подвижность основных носителей в канале при слабых полях.
UCRIT – критическая напряженность поля, при которой подвижность носителей уменьшается в 2 раза.
UEXP – критические поля показатель степени в эмпирической формуле, которая характеризует деградацию поверхностной подвижности.
VMAX – максимальная скорость дрейфа носителей заряда. При параметре, равном 0, скорость считается бесконечной (неограниченной).
NEFF – Эмпирический коэффициент коррекции концентрации примеси в канале.
DELTA – Коэффициент влияния ширины канала на пороговое напряжение.
TPG – Тип материала затвора (+1 – примесью того же типа, как и для подложки; –1 – примесью противоположного типа; 0 – металл).
Theta – коэффициент модуляции подвижности носителей под влиянием вертикального поля.
ETA – Параметр влияния напряжения сток–исток на пороговое напряжение (статическая обратная связь).
KAPPA – Параметр модуляции длины канала напряжением сток–исток.
DEL – сокращение длины канала с каждой стороны
Задание:
1. Проведите моделирование для трех уровней модели полевого транзистора.
15
Сделайте вывод о влиянии уровня модели на выходную
ипередаточную характеристику.
2.Оцените влияние каждого из параметров на выходную и передаточную характеристику полевого транзистора в статическом режиме. Вариант даны в таблице.
3.Сделайте вывод о влиянии параметра на изменение выходной и передаточной характеристики.
Варианты задания
Вариант |
Vto |
Nsub |
KP |
TPG |
gamma |
lambda |
delta |
theta |
kappa |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1e14 |
10u |
1 |
0.35 |
0.7 |
1 |
0.05 |
0.8 |
2 |
1.5 |
5e14 |
20u |
0 |
0.4 |
0.8 |
1.1 |
0.05 |
0.9 |
3 |
2 |
1e15 |
40u |
1 |
0.45 |
0.9 |
1.2 |
0.05 |
0.95 |
4 |
-1 |
5e15 |
60u |
-1 |
0.3 |
1 |
0.9 |
0.05 |
1 |
5 |
-1.5 |
1e16 |
80u |
0 |
0.25 |
1.1 |
0.8 |
0.05 |
0.7 |
6 |
-2 |
5e16 |
100u |
-1 |
0.1 |
1.2 |
0.7 |
0.05 |
0.6 |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
Моделирование инвертора
Инвертор является простейшим логическим элементом и является базой для построения более сложных логических элементов, таких как ИЛИ, И, ИЛИ-НЕ, И-НЕ и др. Проведем исследование работы инверторов выполненных по разным схемотехническим решениям.
16
I. Моделирование простейшего инвертора
1. Создание нового проекта и подключение необходимых библиотек
Создайте новый проект и ячейку. Подключите библио-
теки Generic_250nm_Devices, SPICE_Elements,
SPICE_Commands, Misc, Devices.
2. Размещение компонентов схемы
Вытащите на рабочую область из библиотеки Generic_250nm_Devices n-канальный МОП транзистор с рабочим напряжением 3.3 Вольта. Из библиотеки SPICE_Elements
– два источника напряжения, из Misc – 2 символа земли и питания, из Devices – резистор, из SPICE_Commands – элемент PrintVoltage. Соедините элементы как показано на рис. 11.
3. Настройка параметров моделирования
В меню SetupSimulation в пункте General поле Library Files укажите путь к библиотеке Generic_250nm_Devices и в конце пути после пробела добавьте две латинские буквы TT.
Выберете тип анализа DC Sweep Analysis и заполните поля поведения источника V2 как показано на рис 12.
На схеме через панель Properties измените тип источников питания на DC и укажите номинал в 3.3 В.
17
Рис. 11. Схема простейшего инвертора
Рис. 12. Настройки параметров моделирования инвертора
18