CMOS器件模型.ppt

CMOS器件模型及Hspice介绍CMOS器件模型一、无源器件结构及模型互连线电阻(a)单线和U-型电阻结构(b)它们的等效电路栅漏短接的MOS有源电阻及其I-V曲线饱和区的NMOS有源电阻示意图对于理想情况，Oˊ点的交流电阻应为无穷大，实际上因为沟道长度调制效应，交流电阻为一个有限值，但远大于在该工作点上的直流电阻。在这个工作区域，当漏源电压变化时，只要器件仍工作在饱和区，它所表现出来的交流电阻几乎不变，直流电阻则将随着漏源电压变大而变大。总结：有源电阻的几种形式电容(a)叉指结构电容和(b)MIM结构电容电容电感

式中：ri=螺旋的内半径，微米，
r0=螺旋的外半径，微米，
N=匝数。电感传输线电感
获得单端口电感的另一种方法是使用长度l<l/4λ波长的短电传输线(微带或共面波导)或使用长度在l/4λ<l<l/2λ范围内的开路传输线。分布参数元件微带线TEM波传输线的条件微带线设计需要的电参数主要是阻抗、衰减、无载Q、波长、迟延常数。
阻抗计算

微带线的衰减α由两部分组成：导线损耗和介质损耗
形成微带线的基本条件是，介质衬底的背面应该完全被低欧姆金属覆盖并接地，从而使行波的电场主要集中在微带线下面的介质中。共面波导(CPW)CPW传输TEM波的条件

CPW的阻抗计算

由ZL计算CPW的宽度W:
对应于厚衬底/薄衬底有效介电常数有变化
CPW的衰减计算相对于微带线，CPW的优点是：
1）工艺简单，费用低，因为所有接地线均在上表面而不需接触孔。
2）在相邻的CPW之间有更好的屏蔽，因此有更高的集成度和更小的芯片尺寸。
3）比金属孔有更低的接地电感。
4）低的阻抗和速度色散。
CPW的缺点是：
1）衰减相对高一些，在50GHz时，CPW的衰减是0.5dB/mm;
2）由于厚的介质层，导热能力差，不利于大功率放大器的实现。二、简单的MOS大信号模型（SpiceLevel1）NMOS跨导特性（VDS=0.1V）NMOS输出特性（VGS=2VT）NMOS输出特性（VGS=4VT）修正的Sah模型衬底电压对NMOS阈值电压VTH的影响0.8umCMOS工艺的大信号模型参数大信号NMOS的寄生电容耗尽电容CBD、CBS栅电容：CGS、CGD、CGBNMOS栅电容总结三、MOS小信号模型等效跨导gbd、gbs和沟道跨导gm、gmbs、gds饱和区小信号跨导非饱和区小信号跨导四、SpiceLevel3ModelBSIM3V3ModelMOSFET49级模型(Level=49,BSIM3V3)共有166(174)个参数!
67个DC参数
13个AC和电容参数
2个NQS模型参数
10个温度参数
11个W和L参数
4个边界参数
4个工艺参数
8个噪声模型参数
47二极管,耗尽层电容和电阻参数
8个平滑函数参数(在3.0版本中)不同MOSFET模型应用场合五、Hspice仿真介绍Hspice数据流程Hspice输入文件格式（.sp）Hspice激励介绍（直流电压/电流源）Hspice分析类型MOS晶体管DC分析两级CMOSOPA的Hspice仿真Hspice仿真器用户界面波形工具Awaves查看仿真结果分析仿真结果分析仿真结果N沟JFET的结构示意图和电路符号结型场效应JFET(NJF/PJF)模型Thanks！