Математическое моделирование ППП и элементов ИМС с использованием компактных моделей (часть 1)

Содержание

Слайд 2

Компактная модель Основное требование к компактным моделям – простота вычислений. Отличие

Компактная модель

Основное требование к компактным моделям – простота вычислений.
Отличие от

физико-технологических моделей:
упрощенный анализ процессов, протекающих в полупроводниковых приборах (ППП) и элементах ИМС;
возможность более гибкого управления при исследовании конструкций ППП с помощью управления параметрами отдельных элементов;
описываются с помощью системы обыкновенных дифференциальных уравнений;
возможность построения моделей без точного знания конструкции, структуры, топологии ППП.

Модели компонентов, применяемые в системах схемотехнического проектирования, обычно называют компактными моделями. Также часто встречаемое название SPICE-модели.

Слайд 3

Компактная модель Компактные модели используются в составе систем схемотехнического моделирования для

Компактная модель

Компактные модели используются в составе систем схемотехнического моделирования для

решения следующих задач:
исследование функционирования разрабатываемых изделий (ИМС, комплексированных изделий и т.д.);
анализ чувствительности разрабатываемых изделий к изменению параметров элементов, прогнозирования характеристик при изменении техпроцесса и размеров элементов;
верификации проекта с учетом паразитных элементов (емкостей, резисторов, индуктивностей).
Слайд 4

Компактная модель Открытые модели имеют общедоступные уравнения. Каждый может их модифицировать,

Компактная модель

Открытые модели имеют общедоступные уравнения. Каждый может их модифицировать,

указав при этом отличие от оригинала.
(модели Level 1–3,
все версии модели BSIM)

Закрытые

Частные

Открытые

Уравнения закрытых моделей известны только собственнику модели.

Уравнения частных моделей доступны всем, но контролируются собственником
(модель HSPICE Level 28).

SPICE 1 – 1973 г.
SPICE 2 – 1975 г.
SPICE 3 – 1989 г.

SPICE - Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis

Программа – симулятор:

Слайд 5

Диод на основе p-n перехода RS – последовательное сопротивление; CS –

Диод на основе p-n перехода

RS – последовательное сопротивление;
CS – барьерная

емкость;
CD – диффузионная емкость.

IS – ток насыщения;
N – коэффициент эмиссии;
vt – тепловой потенциал.

Слайд 6

Диод на основе p-n перехода Уравнение Пуассона: Уравнения непрерывности носителей заряда:

Диод на основе p-n перехода

Уравнение Пуассона:

Уравнения непрерывности носителей заряда:

Дрейф-диффузионная модель:

Модель подвижности:

Модель

генерации-рекомбинации:
Слайд 7

Диод Ограничение модели: в случае если диоды показывают рекомбинационные эффекты при

Диод

Ограничение модели: в случае если диоды показывают рекомбинационные эффекты при

малых напряжениях смещения, то данный эффект моделируется с помощью добавления в подсхему второго диода, первый будет описывать эффекты для высоких напряжений смещения, второй – для малых.
Слайд 8

Диод на основе p-n перехода Емкость диода CJO – барьерная емкость

Диод на основе p-n перехода

Емкость диода

CJO – барьерная емкость при

V=0;
Vj – встроенный потенциал;
M – коэффициент:
M = 1/2 для резкого p-n перехода
M = 1/3 для линейного p-n перехода.

FC – коэффициент, определяющий переход от
барьерной к диффузионной емкости

vD < FC * VJ

vD > FC * VJ

Слайд 9

Диод на основе p-n перехода Эквивалентная схема на малом сигнале Проводимость на малом сигнале Диффузионная емкоcть

Диод на основе p-n перехода

Эквивалентная схема на малом сигнале

Проводимость на

малом сигнале

Диффузионная емкоcть

Слайд 10

Диод на основе p-n перехода Berkeley SPICE модель диода Прямой и обратный ток Предпороговый ток

Диод на основе p-n перехода

Berkeley SPICE модель диода

Прямой и обратный

ток

Предпороговый ток

Слайд 11

Диод на основе p-n перехода Berkeley SPICE модель диода Емкость диода Барьерная емкость: Диффузионная емкость:

Диод на основе p-n перехода

Berkeley SPICE модель диода

Емкость диода

Барьерная емкость:

Диффузионная

емкость:
Слайд 12

Диод на основе p-n перехода Berkeley SPICE модель диода Температурные эффекты

Диод на основе p-n перехода

Berkeley SPICE модель диода

Температурные эффекты

Слайд 13

Диод на основе p-n перехода Berkeley SPICE модель диода Шумовые эффекты

Диод на основе p-n перехода

Berkeley SPICE модель диода

Шумовые эффекты

Тепловой шум

Дробовый

шум и фликер-шум
Слайд 14

Диод Шоттки Ci – входная емкость; Co – выходная емкость; R1

Диод Шоттки

Ci – входная емкость;
Co – выходная емкость;
R1 и R2 –

сопротивление между N-карманом и контактом земли;
С1 – емкость между пальцами, имеющими встречно-штырьевое расположение
Dio_pn – паразитный диод N-карман – P-подложка
Слайд 15

P-I-N Диод

P-I-N Диод

Слайд 16

P-I-N Диод Повысить ток при заданном напряжении – используется параллельный диод

P-I-N Диод

Повысить ток при заданном напряжении – используется параллельный диод

Слайд 17

P-I-N Диод Повысить напряжение при заданном токе – используется последовательный диод

P-I-N Диод

Повысить напряжение при заданном токе – используется
последовательный диод

Слайд 18

P-I-N Диод DLOW – область рекомбинации DMAIN – основная область для

P-I-N Диод

DLOW – область рекомбинации
DMAIN – основная область для диода
DSAT

– переход к области определяемой последовательным сопротивлением
RS – последовательное сопротивление
Слайд 19

Модели транзисторов

Модели транзисторов

Слайд 20

Биполярный транзистор Модели биполярного транзистора 1954 г. Модель Эберса-Молла 1970 г.

Биполярный транзистор

Модели биполярного транзистора
1954 г. Модель Эберса-Молла
1970 г. Модель Гуммеля-Пуна
1986 г.

Модель Mextram
Most Exquisite TRAnsistor Model
1987 г. Модель HICUM
HIgh CUrrent bipolar compact transistor Model
1995 г. Модель VBIC
Vertical Bipolar Inter-Company model
Слайд 21

Биполярный транзистор Модель Эберса-Молла «Транспортная» модель «Инжекционная» модель

Биполярный транзистор

Модель Эберса-Молла

«Транспортная» модель

«Инжекционная» модель

Слайд 22

Биполярный транзистор Модель Эберса-Молла Токи инжекции: IЭ,0 ; IК,0 – токи

Биполярный транзистор

Модель Эберса-Молла

Токи инжекции:

IЭ,0 ; IК,0 – токи насыщения

Токи эмиттера

и коллектора:

Токи экстракции: αn I1 и αi I2

Слайд 23

Биполярный транзистор Модель Эберса-Молла Модель с учетом последовательных сопротивлений и барьерных емкостей Модель с напряжением Эрли

Биполярный транзистор

Модель Эберса-Молла

Модель с учетом последовательных
сопротивлений и барьерных емкостей

Модель с

напряжением Эрли
Слайд 24

Биполярный транзистор Модель Гуммеля-Пуна Особенности управляемый напряжением источник тока Гуммеля-Пуна; идеальный

Биполярный транзистор

Модель Гуммеля-Пуна

Особенности
управляемый напряжением источник тока Гуммеля-Пуна;
идеальный и

неидеальный токи базы для прямого и инверсного режима работы;
барьерные и диффузионные конденсаторы;
сопротивление базы, зависящее от смещения;
постоянное сопротивление эмиттера и коллектора.
Слайд 25

Биполярный транзистор Модель Гуммеля-Пуна Модель для анализа на постоянном токе Модель для малого уровня сигнала

Биполярный транзистор

Модель Гуммеля-Пуна

Модель для анализа на постоянном токе

Модель для малого уровня

сигнала
Слайд 26

Биполярный транзистор Ток базы: Прямой диффузионный ток Обратный диффузионный ток Ток

Биполярный транзистор

Ток базы:

Прямой диффузионный ток

Обратный диффузионный ток

Ток рекомбинации эмиттерного перехода

Ток рекомбинации

коллекторного перехода
Слайд 27

Биполярный транзистор Ток коллектора:

Биполярный транзистор

Ток коллектора:

Слайд 28

Биполярный транзистор Нормированный заряд в базе Эффект Эрли (модуляция ширины базы) Эффект Вебстера (высокий уровень инжекции)

Биполярный транзистор

Нормированный заряд в базе

Эффект Эрли (модуляция ширины базы)

Эффект Вебстера (высокий

уровень инжекции)
Слайд 29

Биполярный транзистор Ток коллектора:

Биполярный транзистор

Ток коллектора:

Слайд 30

Биполярный транзистор Емкость перехода коллектор-база Емкость перехода эмиттер-база

Биполярный транзистор

Емкость перехода коллектор-база

Емкость перехода эмиттер-база

Слайд 31

Биполярный транзистор Время пролета носителей заряда:

Биполярный транзистор

Время пролета носителей заряда:

Слайд 32

Биполярный транзистор Сопротивление базы:

Биполярный транзистор

Сопротивление базы:

Слайд 33

Биполярный транзистор Модель VBIC Особенности модели: Модифицированная модель Гуммеля-Пуна для основного

Биполярный транзистор

Модель VBIC

Особенности модели:
Модифицированная модель Гуммеля-Пуна для основного транзистора;
упрощенная

модель Гуммеля-Пуна для паразитного транзистора
Модель Кулла для квази-насыщения;
учет слабого лавинного пробоя;
учет эффекта саморазогрева с помощью дополнительной подсхемы;
учет сдвига фазы с помощью дополнительной подсхемы.
Слайд 34

Биполярный транзистор Модель MEXTRAM Особенности модели: Улучшенное описание эффекта Эрли; описание

Биполярный транзистор

Модель MEXTRAM

Особенности модели:
Улучшенное описание эффекта Эрли;
описание эффектов

при высоком уровне инжекции;
модель для квази-насыщения;
учет слабого лавинного пробоя;
учет эффекта саморазогрева;
эффекты рекомбинации в базе (имеют существенное значение для SiGe транзисторов);
учет паразитного pnp-транзистора и др.
Слайд 35

Биполярный транзистор Модель HICUM Особенности модели: Улучшенное описание эффекта Эрли; описание

Биполярный транзистор

Модель HICUM

Особенности модели:
Улучшенное описание эффекта Эрли;
описание эффектов

при высоком уровне инжекции;
модель для квази-насыщения;
учет эффекта саморазогрева;
масштабируемость модели.
- Предыдущая
Схемы подключения. Основные способы начертания схем подключения
Следующая -
ИК и КР-спектроскопия

Похожие презентации

Разработка музыкального сайта
Выдающаяся эффективность
Проектное решение сваи СМОТ-325 газопровод
Модели организационной культуры Выполнили Мелекесова С. Мотырева А.
Искусство Древнего Египта
Системы двух линейных уравнений с двумя переменными
Обеспечение обязательств Подготовил: студент Группы Ю092 Виноградская Екатерина
Valentines day around the world teacher switcher
Введение в экономическую теорию Разработала: Лазутина Людмила Викторовна
Балет. Создатели балета
Культура Шумера
Предвыборная агитация Красноярский край. Граждане России: голосуем и избираемся
Навколишній світ і процеси, що протікають у ньому. Давні носії інформації
Теория фирмы и организационные формы бизнеса
Газовые лазеры: лазеры на электронных переходах
Лекция 9. Человек как объект генетики. Методы изучения генетики человека.
Разработка системы оценки достижения планируемых результатов освоения основной образовательной программы школы. Учитель начал
Занимательное сопряжение Автор: Чарушина Алла Алековна учитель изобразительного искусства и черчения.
Германия
Геополитическое положение и внешняя политика России
Криминальная субкультура
39-е заседание клуба «Автобосс» Ауди Центр Варшавка, Владимир Ларионов 17 марта 2010 года
Этика и деонтология в медицине Приемное отделение, 2014
презентацию подготовила: презентацию подготовила: учитель биологии МОУ средней школы №41 г.Саранска Тавторкина И
ОРГАНИЗАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ И УПРАВЛЕНИЕ СТРАТЕГИЧЕСКИМИ ИЗМЕНЕНИЯМИ
Алгоритмы и анализ сложности. Структуры данных. Деревья. (Тема 2)
НВ9-4-5
Види цивільно-правового договору
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть