N-Channel MOSFET
基于表面电位方程的n沟道或p沟道MOSFET模型。
模块类型: AcausalElectricPowerSystems.Semiconductors.MOSFET
N-Channel MOSFET 库中的路径:
|
|
P-Channel MOSFET 库中的路径:
|
资料描述
街区 N-Channel MOSFET 及 P-Channel MOSFET 基于表面电位方程对具有金属氧化物半导体(MOSFET)结构的n沟道或p沟道场效应晶体管进行建模。
该模块还具有模拟热效应的能力。
基于表面电位方程的模型
基于表面电位方程的模型考虑了以下影响:
*全非线性容量模型(包括米勒的非线性容量)。
*节省费用。
*媒体速度和信道长度调制的饱和度。
*内置二极管。
*内置二极管模型中的反向恢复。
*温度对物理参数的影响。
*用于热效应建模选项的动态自加热(建模自加热对设备电气特性的影响)。
该模型是标准PSP模型的简化版本[1],仅包括其中的一部分,以便在模型的准确性和复杂性之间找到平衡。 有关此模型中包含的现象的物理先决条件的更多信息,请参阅[2]。
以下是n沟道MOSFET的表面电位方程。 P沟道MOSFET的方程类似地导出,但电荷和电流乘以 -1.
该模型基于泊松方程:
哪里
-
-静电势;
-
-电子电荷;
-
-底物中受体的浓度;
-
-半导体材料(例如硅)的介电常数;
-
-本体硅的本征费米能级与费米能级之间的差异;
-
是表面层相对于体的准费米势;
-
-温度电位;
-
-玻尔兹曼常数;
-
-温度。
泊松方程用于获得表面电位方程:
哪里
-
-施加的栅极-衬底电压;
-
-平区电压;
-
-表面电位;
-
-基板的系数:
-
-比表面容量。
该块使用表面电位方程的显式近似来避免对此隐式方程的数值解的需要。
一旦表面电位已知,漏极电流 它的定义如下
哪里
-
-设备宽度; -
-通道长度; -
-弱领域的流动性; -
-速度饱和; -
-漏极和源极之间的表面电位差; -
和 -分别在源极和漏极处的反转电荷的密度; -
-沿沟道的反转电荷的平均密度; -
-流动性的降低系数。 有关详细信息,请参阅参数说明。 Surface roughness scattering factor ; -
-信道长度调制:哪里
-
-信道长度的调制系数; -
-漏极-衬底电压; -
-漏极-衬底电压,调整到最大值对应于饱和的速度或截止(以先到者为准); -
-通道长度调制电压。
-
单元直接从表面电位计算反转电荷密度。
该单元还计算表面电位的非线性电容。 源和汇电荷的贡献是使用Ward-Dutton电荷分离方案分配的,该方案取决于位移,如[3]中所述。 这些费用是明确计算的,因此在这个模型中费用是守恒的。 电容电流是通过取相应电荷的时间导数来计算的. 在实践中,模拟中的电荷被归一化为氧化物容量,并以伏特计算。
MOSFET增益
源-衬底短路连接的阈值电压近似确定如下:
哪里
一般来说,三通道和四通道模型由它们自己的MOSFET组成,由表面电位公式、集成二极管、串联电阻和固定结电容定义,如n通道MOSFET的图所示。
![]()
![]()
内置二极管的仿真
该器件模拟具有指数伏安特性(VAC)的集成二极管。
结容量和扩散容量计算为:
哪里
-
-通过二极管的电流; -
-反向饱和电流; -
-漏极-衬底电压; -
-完美系数; -
-温度电位; -
-二极管结容量; -
-零偏移时的过渡容量; -
-内置二极管的电压; -
-二极管的扩散能力; -
-通过时间。
温度依赖性建模
默认情况下,忽略温度依赖性,并在设置参数的温度下对设备进行建模。 要考虑仿真过程中的温度依赖性,请设置参数 Parameterization 价值 Model temperature dependence.
基于表面电位方程的模型考虑了温度对电容特性的影响,并在仿真过程中模拟了晶体管的静态行为对温度的依赖性。
参数 Measurement temperature 检测温度
变量
使用参数组 Initial Targets 在建模之前为块参数变量设置优先级和初始目标值。 有关详细信息,请参阅 使用目标值配置物理块.
港口
非定向
#
g
—
快门
电力
Details
门相连的端口。
| 程序使用名称 |
|
#
d
—
库存
电力
Details
漏极相关联的端口。
| 程序使用名称 |
|
#
s
—
来源
电力
Details
源相关联的端口。
| 程序使用名称 |
|
#
H
—
热端口
温暖
Details
的导热口。
依赖关系
要使用此端口,请选中此框 Enable thermal port .
| 程序使用名称 |
|
#
b
—
身体
电力
Details
与基板上的内置二极管连接的端口。
依赖关系
要使用此端口,请设置参数 Number of terminals 价值 Four.
| 程序使用名称 |
|
参数
Main
#
Transistor type —
晶体管类型
N-Channel | P-Channel
Details
晶体管型号:
-
N-Channel-n沟道MOSFET; -
P-Channel-p沟道MOSFET。
| 值 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
#
Number of terminals —
联系人参数化
Three | Four
Details
块中的触点的数量。
| 值 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
#
Gain —
增益
A/V^2
Details
MOSFET增益
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Flatband voltage —
平区电压
V | uV | mV | kV | MV
Details
平区电压
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Body factor —
基材比
V^(1/2) | MV^(1/2) | kV^(1/2) | mV^(1/2)
Details
底物因子
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Surface potential at strong inversion —
具有强反演的表面电位
V | uV | mV | kV | MV
Details
价值
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Velocity saturation factor —
率饱和系数
1/V | 1/MV | 1/kV | 1/mV
Details
价值
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Channel-length modulation factor — 信道长度调制系数
Details
比率 0,这意味着信道长度调制被禁用。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Channel-length modulation voltage —
通道长度调制电压
V | uV | mV | kV | MV
Details
电压;电压
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Surface roughness scattering factor —
表面粗糙度的散射系数
1/V | 1/MV | 1/kV | 1/mV
Details
移动性降低的功率。 移动性等于
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Linear-to-saturation transition coefficient — 线性区域-饱和过渡系数
Details
该系数表征MOSFET特性从线性区域到饱和的平滑过渡,特别是在启用速度饱和时。 此参数通常可以保留在默认值,但您可以使用它来微调弯曲特性。 2 以前 8.
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Measurement temperature —
测量温度
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
温度
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
Ohm
#
Source ohmic resistance —
晶体管源极电阻
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Details
晶体管的源极电阻,即与源极接触相关的串联电阻。 该值必须大于或等于 0.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Drain ohmic resistance —
晶体管漏极电阻
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Details
晶体管的漏极电阻,即与漏极接触相关的串联电阻。 该值必须大于或等于 0.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Gate ohmic resistance —
晶体管栅极电阻
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Details
晶体管的栅极电阻,即与栅极接触相关的串联电阻。 该值必须大于或等于 0.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Bulk ohmic resistance —
晶体管基板的电阻
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm
Details
晶体管衬底的电阻,即与衬底接触相关的串联电阻。
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Number of terminals 价值 Four.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
通道电容
#
Oxide capacitance —
氧化物容量
F | pF | nF | uF | mF
Details
栅极和沟道之间的容量。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Gate-source overlap capacitance —
栅源结容量
F | pF | nF | uF | mF
Details
定与栅极-源极结相关联的线性电容。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Gate-drain overlap capacitance —
栅极-漏极结容量
F | pF | nF | uF | mF
Details
定与栅极-漏极结相关联的线性容量。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
体二极管
#
Reverse saturation current —
反向饱和电流
A | pA | nA | uA | mA | kA | MA
Details
电流
将此参数设置为非零值,以模拟电流通过内置二极管,适用于模拟期间MOSFET电流变化很大的应用,例如,当MOSFET驱动电感负载时。
对于MOSFET电流从不改变符号的应用,例如在小信号放大器中,将此参数设置为 0 以提高仿真速度。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Built-in voltage —
内置二极管的电压
V | uV | mV | kV | MV
Details
内置二极管的电压
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Ideality factor — 完美系数
Details
完美系数
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Zero-bias junction capacitance —
零偏移时的过渡容量
F | pF | nF | uF | mF
Details
漏极和衬底之间的电容在零偏置,仅由于内置二极管,
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Transit time —
过境时间
s | ns | us | ms | min | hr | d
Details
时间
如果参数值为 Reverse saturation current 及 *Transit time 如果它们非零,则该单元能够反向恢复到内置二极管模型。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
温度特性
#
Parameterization —
温度依赖性参数化
None - Simulate at parameter measurement temperature | Model temperature dependence
Details
选择以下方法之一来参数化温度依赖性:
-
None - Simulate at parameter measurement temperature-温度依赖性未建模。 这是默认方法。 -
Model temperature dependence-模拟依赖温度的影响。 指定设备仿真的温度值 和其他块参数的温度依赖性系数。
| 值 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
# Gain temperature exponent — 增益系数的温度依赖程度的指标
Details
假设MOSFET的增益
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Parameterization 价值 Model temperature dependence.
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Flatband voltage temperature coefficient —
平坦区电压的温度依赖性系数
V/K
Details
假设平坦区的电压
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Parameterization 价值 Model temperature dependence.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Surface potential at strong inversion temperature coefficient —
强反演下表面电位的温度依赖系数
V/K
Details
假设强反演下的表面电位
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Parameterization 价值 Model temperature dependence.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Velocity saturation temperature exponent — 饱和速度的温度依赖程度的指标
Details
假设速度的饱和度
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Parameterization 价值 Model temperature dependence.
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Surface roughness scattering temperature exponent — 表面粗糙度的散射系数的温度依赖程度的指标
Details
该参数导致MOSFET在高栅极电压下的电导率随温度而降低。
假设表面粗糙度的散射系数
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Parameterization 价值 Model temperature dependence.
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Resistance temperature exponent — 电阻的温度依赖程度的指标
Details
假定串联电阻对应于半导体电阻。 因此,它们随着温度的升高呈指数下降。:
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Parameterization 价值 Model temperature dependence.
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Body diode reverse saturation current temperature exponent — 反向饱和电流的温度依赖程度的指标
Details
假设内置二极管的反向饱和电流与其自身载流子浓度的平方成正比。:
哪里 3 因为
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Parameterization 价值 Model temperature dependence.
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Device simulation temperature —
器件仿真温度
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
温度
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Parameterization 价值 Model temperature dependence.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
热端口
# Enable thermal port — 打开热端口
Details
要启用热效应建模,请选中此选项的复选框。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
#
Thermal network —
选择内部热模型
Specify junction and case thermal parameters | Cauer model | Cauer model parameterized with Foster coefficients | External
Details
选择内部热模型:
-
Specify junction and case thermal parameters; -
Cauer model; -
Cauer model parameterized with Foster coefficients; -
External.
| 值 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
#
Junction-case and case-ambient (or case-heatsink) thermal resistances, [R_JC, R_CA] —
热阻矢量
K/W
Details
向量资料 [R_JC,R_CA] 热阻的两个值中。 第一个值 R_JC -这是结和外壳之间的热阻。 第二个值, R_CA —这是*H*端口和设备主体之间的热阻。
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Thermal network 价值 Specify junction and case thermal parameters.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Thermal resistances, [R1, R2, ..., Rn] —
考尔模型的热阻矢量
K/W
Details
矢量从
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Thermal network 价值 Cauer model.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Thermal resistances, [R1, R2, ..., Rn] —
福斯特模型的热阻矢量
K/W
Details
矢量从
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Thermal network 价值 Cauer model parameterized with Foster coefficients.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Thermal mass parameterization —
热容量参数化
By thermal time constants | By thermal mass
Details
选择设置热容量的方法:
-
By thermal time constants-热时间常数方面的热容量的参数化。 默认情况下使用此值。 -
By thermal mass-设置热容值。
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Thermal network 价值 Specify junction and case thermal parameters, Cauer model 或 Cauer model parameterized with Foster coefficients.
| 值 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
#
Junction and case thermal masses, [M_J, M_C] —
考尔模型的热容值向量
J/K | kJ/K
Details
向量资料 [M_J,M_C] 热容量的两个值中。 第一个值 M_J —这是过渡的热容量。 第二个值, M_C —这是表壳的热容量。
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Thermal network 价值 Specify junction and case thermal parameters,而对于参数 Thermal mass parameterization 价值 By thermal mass.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Thermal masses, [M1, M2, ..., Mn] —
考尔模型的热容值向量
J/K | kJ/K
Details
矢量从
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Thermal network 价值 Cauer model,而对于参数 Thermal mass parameterization 价值 By thermal mass.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Thermal masses, [M1, M2, ..., Mn] —
福斯特模型的热容值向量
J/K | kJ/K
Details
矢量从
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Thermal network 价值 Cauer model parameterized with Foster coefficients,而对于参数 Thermal mass parameterization 价值 By thermal mass.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Junction and case thermal time constants, [t_J, t_C] —
热时间常数向量
s | ns | us | ms | min | hr | d
Details
向量资料 [t_J,t_C] 热时间常数的两个值中。 第一个值 t_J -这是过渡时间的热常数。 第二个值, t_C -这是船体的热时间常数。
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Thermal network 价值 Specify junction and case thermal parameters,而对于参数 Thermal mass parameterization 价值 By thermal time constants.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Thermal time constants, [t1, t2, ..., tn] —
考尔模型的热时间常数向量
s | ns | us | ms | min | hr | d
Details
矢量从
热容的值计算为
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Thermal network 价值 Cauer model,而对于参数 Thermal mass parameterization 价值 By thermal time constants.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Thermal time constants, [t1, t2, ..., tn] —
福斯特模型的热时间常数向量
s | ns | us | ms | min | hr | d
Details
矢量从
热容的值计算为
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Thermal network 价值 Cauer model parameterized with Foster coefficients,而对于参数 Thermal mass parameterization 价值 By thermal time constants.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Junction and case initial temperatures, [T_J, T_C] —
初始温度矢量
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
向量资料 [T_J,T_C] 的两个温度值中。 第一个值 T_J -这是转变的初始温度。 第二个值, T_C —这是案件的初始温度。
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Thermal network 价值 Specify junction and case thermal parameters.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Thermal masses initial temperatures, [T1, T2, ..., Tn] —
考尔模型的初始温度矢量
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
温度值的向量。 它对应于模型中每个热容量的温差。
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Thermal network 价值 Cauer model.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Initial node temperatures, [T1, T2, ..., Tn] —
福斯特模型的初始温度向量
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
福斯特模型的每个元素的绝对温度值的向量。
依赖关系
若要使用此参数,请为参数设置 Thermal network 价值 Cauer model parameterized with Foster coefficients.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |