第5章集成电路元器件及其SPICE模型

1、集成电路设计技术与工具集成电路设计技术与工具 第五章第五章 集成电路元器件及其集成电路元器件及其SPICE模型模型基本要求基本要求v掌握集成电阻、集成电容和集成电感等无源掌握集成电阻、集成电容和集成电感等无源器件的器件的SPICE模型，模型，v掌握二极管的电路模型和噪声模型，掌握二极管的电路模型和噪声模型，v掌握双极型晶体管掌握双极型晶体管EM模型和模型和GP模型，模型，v掌握掌握MOS场效应晶体管的场效应晶体管的MOS1模型和模型和BSIM模型，模型，v了解模型参数的提取方法和基本原理了解模型参数的提取方法和基本原理 内容提要内容提要v5.1 引言引言v5.2 集成无源元件及其集成无源元件及

2、其SPICE模型模型v5.3 二极管及其二极管及其SPICE模型模型v5.4 双极型晶体管及其双极型晶体管及其SPICE模型模型v5.5 MOS场效应晶体管及其场效应晶体管及其SPICE模型模型v5.6 模型参数提取技术模型参数提取技术v5.7 本章小结本章小结5.1 引引 言言v从电路的观点来看，集成电路可以认为是从电路的观点来看，集成电路可以认为是由由元器件元器件组成的。组成的。v所谓所谓元件（元件（Element）是电阻、电容和电感是电阻、电容和电感等结构简单，性能可用一个简单方程描述的等结构简单，性能可用一个简单方程描述的单元。而单元。而器件（器件（Device）是晶体管类结构相是晶体

3、管类结构相对复杂，性能要用多个方程才能描述的单元。对复杂，性能要用多个方程才能描述的单元。从某种意义上说，器件可以由多个元件构成。从某种意义上说，器件可以由多个元件构成。v器件器件可以由多个可以由多个元件元件构成。构成。 在设计电路的时候需要非常准确地在设计电路的时候需要非常准确地预测出电路的性能。为了做到这一点，预测出电路的性能。为了做到这一点，需要对电路尽可能地进行精确的需要对电路尽可能地进行精确的性能分性能分析（析（Analysis）。因为集成电路元器件。因为集成电路元器件无法用实物构建，必须首先建立无法用实物构建，必须首先建立器件模器件模型型，然后对用这些元器件模型所设计的，然后对用这

4、些元器件模型所设计的集成电路进行以分析计算为基础的集成电路进行以分析计算为基础的电路电路仿真（仿真（Simulation）。 在集成电路的在集成电路的晶体管级仿真晶体管级仿真方面，方面，SPICE是主要的电路仿真程序，并已成为是主要的电路仿真程序，并已成为工业标准。因此，集成电路设计工程师，工业标准。因此，集成电路设计工程师，特别是特别是模拟和数字混合信号集成电路设计模拟和数字混合信号集成电路设计工程师必须掌握工程师必须掌握SPICE的应用。的应用。 本章首先讨论集成元器件的本章首先讨论集成元器件的SPICE等等效电路模型效电路模型和和模型的主要参数模型的主要参数。5.2 集成无源器件及其集成

5、无源器件及其SPICE模型模型 v集成电路元器件集成电路元器件可以分为无源和有源两类。可以分为无源和有源两类。无源元件无源元件包括电阻、电容、电感、互连线、传包括电阻、电容、电感、互连线、传输线等，输线等，有源器件有源器件就是各类晶体管。就是各类晶体管。v前面的章节已经介绍了在集成电路设计中起前面的章节已经介绍了在集成电路设计中起着决定性作用的有源器件的工作原理和制造工着决定性作用的有源器件的工作原理和制造工艺。事实上，利用这些工艺，可以同时实现大艺。事实上，利用这些工艺，可以同时实现大部分结构的无源元器件。部分结构的无源元器件。v下面将对下面将对电阻、电容和电感电阻、电容和电感等基本无源元器

6、等基本无源元器件的集成实现形式及其数学描述加以介绍。件的集成实现形式及其数学描述加以介绍。一、集成电阻一、集成电阻vSPICE程序中有专用的语句定义程序中有专用的语句定义电阻元件电阻元件R，其主要参数为：其主要参数为：电阻值电阻值R0和和电阻温度系数电阻温度系数。高。高频应用时，电阻等效模型还需要考虑其频应用时，电阻等效模型还需要考虑其寄生电寄生电容容和和寄生电感值寄生电感值。v下面首先介绍集成电阻的制造方法，然后讨下面首先介绍集成电阻的制造方法，然后讨论其论其版图几何图形设计版图几何图形设计、阻值计算阻值计算、温度系数温度系数以及以及高频等效电路模型高频等效电路模型。v与标准集成电路工艺技术

7、兼容的制造电阻的与标准集成电路工艺技术兼容的制造电阻的方法很多，但方法很多，但阻值和精度阻值和精度不同。不同。v常见的集成电阻有：常见的集成电阻有：v 多晶硅电阻多晶硅电阻、掺杂半导体电阻掺杂半导体电阻、N阱阱（或（或P阱）电阻阱）电阻、和、和合金电阻合金电阻等。等。集成电阻的类型集成电阻的类型1）多晶硅电阻）多晶硅电阻v与与CMOS，BiCMOS等硅基集成电路的制造等硅基集成电路的制造工艺兼容。工艺兼容。v被厚道氧化物包围，其阻值取决于掺杂浓度。被厚道氧化物包围，其阻值取决于掺杂浓度。vMOS柵极的多晶硅：重掺杂；柵极的多晶硅：重掺杂；v多晶硅电阻：轻掺杂。多晶硅电阻：轻掺杂。v掺杂半导体具

8、有电阻特性，且不同的掺杂浓掺杂半导体具有电阻特性，且不同的掺杂浓度具有不同的电阻率。度具有不同的电阻率。v根据掺杂方式：根据掺杂方式：扩散电阻扩散电阻和和离子注入电阻离子注入电阻。v扩散电阻是指对半导体进行热扩散掺杂而形扩散电阻是指对半导体进行热扩散掺杂而形成的电阻：工艺简单（优点）；成的电阻：工艺简单（优点）；精度差精度差（缺（缺点）。点）。v离子注入电阻结构与扩散电阻类似，离子注入电阻结构与扩散电阻类似，精度高精度高。2）掺杂半导体电阻）掺杂半导体电阻引出端1引出端2+V金属wLN+N-SiSiO2P扩散电阻结构示意图集成电阻的类型集成电阻的类型3）阱电阻）阱电阻 阱电阻有阱电阻有N阱或阱

9、或P阱电阻两种。阱电阻的阱电阻两种。阱电阻的阻值大阻值大但精度差但精度差。4）合金电阻）合金电阻 常用的合金材料有：钽（常用的合金材料有：钽（Ta）、镍铬（）、镍铬（Ni-Cr）、）、氧化锌（氧化锌（SnO2）和铬硅氧（）和铬硅氧（CrSiO）。）。 具有具有较低的温度系数和较大的电流承载能力较低的温度系数和较大的电流承载能力，且且 精度较高精度较高。集成电阻的几何图形设计集成电阻的几何图形设计 1）几何形状）几何形状b 直线宽条电阻直线宽条电阻c 弯折窄条电阻弯折窄条电阻a 直线窄条电阻直线窄条电阻e 分段弯折宽条电阻分段弯折宽条电阻d 弯折宽条电阻弯折宽条电阻选择电阻形状的依据：选择电阻形

10、状的依据：v一般电阻采用窄条结构，精度要求高的采用一般电阻采用窄条结构，精度要求高的采用宽条结构；宽条结构；小电阻采用直条形，大电阻采用小电阻采用直条形，大电阻采用折线形折线形。v在光刻工艺加工过程中，由于过于细长的条在光刻工艺加工过程中，由于过于细长的条状图形容易引起变形，同时考虑到版图布局状图形容易引起变形，同时考虑到版图布局等因素，对于高阻值的电阻通常等因素，对于高阻值的电阻通常采用弯折形采用弯折形的几何图案结构。的几何图案结构。v由于在拐角处的电流密度不均匀将产生误差，由于在拐角处的电流密度不均匀将产生误差，所以，高精度电阻也常采用所以，高精度电阻也常采用长条电阻串联长条电阻串联的的形

11、式。形式。2）几何尺寸设计）几何尺寸设计在电阻的制作过程中，由加工引起的误差，如在电阻的制作过程中，由加工引起的误差，如制版和光刻过程中的图形宽度误差等，会使电制版和光刻过程中的图形宽度误差等，会使电阻的实际尺寸偏离设计尺寸，导致电阻值的误阻的实际尺寸偏离设计尺寸，导致电阻值的误差。差。电阻条图形的宽度电阻条图形的宽度w越宽，相对误差越宽，相对误差w/w就越小，反之则越大。就越小，反之则越大。与宽度相比，长度的相与宽度相比，长度的相对误差对误差l/l则可忽略。因此，则可忽略。因此，对于有精度要求对于有精度要求的电阻，其宽度选择不仅要考虑能够承受的电的电阻，其宽度选择不仅要考虑能够承受的电流外，

12、还要考虑精度要求流外，还要考虑精度要求。集成电阻的阻值计算集成电阻的阻值计算 为了便于计算集成电阻的阻值，人们引入为了便于计算集成电阻的阻值，人们引入了了方块电阻方块电阻的概念。的概念。 电流方向lwh图图5.3 方块电阻的几何图形方块电阻的几何图形hwlRhRRwl1口wlRR口表表5.1 0.51.0 m MOS工艺中工艺中导电层材料的典型方块电阻值导电层材料的典型方块电阻值 （单位（单位:/口）口）材材 料料最小值最小值典型值典型值最大值最大值互连金属互连金属0.050.070.1顶层金属顶层金属0.030.040.05多晶硅多晶硅152030硅硅-金属氧化物金属氧化物236扩散层扩散层

13、1025100硅氧化物扩散硅氧化物扩散2410N阱（或阱（或P阱）阱）1k2k5k不同电阻条宽和端头形状的不同电阻条宽和端头形状的端头修正因子端头修正因子 电阻温度系数电阻温度系数 电阻温度系数电阻温度系数TC是指温度每升高是指温度每升高1时，阻时，阻值相对变化量。值相对变化量。 TRRTCdd12nomnomtnom211）（ttTCttTCRR 在在SPICE程序中，考虑温度系数时，电阻的程序中，考虑温度系数时，电阻的计算公式修正为计算公式修正为集成电阻的集成电阻的高频双端口等效电路高频双端口等效电路C2CpRLC1 L为电阻引线与电阻条的电感，Cp为反映两电极之间电场耦合的电容，C1和C

14、2为两电极对地电容。P-subN型外延层N+PnSabbanSRbanSRCsubCb2Cb2（a）物理结构剖面图）物理结构剖面图 （b）等效的器件级模型）等效的器件级模型 （c）等效的集总参数模型）等效的集总参数模型 图图5.6 基区电阻等效模型基区电阻等效模型有源电阻有源电阻 除了薄层集成电阻外，工作在特定偏置条件除了薄层集成电阻外，工作在特定偏置条件下并作适当连接的晶体管表现出电阻特性，可下并作适当连接的晶体管表现出电阻特性，可用作电路中的电阻元件，并称之为用作电路中的电阻元件，并称之为有源电阻有源电阻 。DVSGIIDSVTNVVGSIO+-IDSVTPVVGSIODSG+-IV增强型

15、增强型NMOS作有源电阻作有源电阻 增强型增强型PMOS作有源电阻作有源电阻DSVBIDSVVGSIOoRonrdsVTNVDSG 栅极加偏置的栅极加偏置的NMOS有源电阻及其电流有源电阻及其电流-电压曲线电压曲线 直流电阻vs.交流电阻DSVBGDSGDSGDSVBGGDS几种几种MOS有源电阻的连接形式有源电阻的连接形式 二、集成电容器二、集成电容器 在集成电路中，有多种电容结构：在集成电路中，有多种电容结构：1）金属金属-绝缘体绝缘体-金属（金属（MIM）结构；结构；2）多晶硅多晶硅/金属金属-绝缘体绝缘体-多晶硅多晶硅结构；结构；3）金属叉指结构金属叉指结构4）PN结电容结电容；5）M

16、OS电容电容。 这些结构的电容可以是有意设计的电容这些结构的电容可以是有意设计的电容元件，也可能是不可避免的寄生电容。元件，也可能是不可避免的寄生电容。 平板电容平板电容 vSPICE程序中定义的电容元件程序中定义的电容元件C是以是以平板电平板电容容为标准的，主要参数为：为标准的，主要参数为：电容值电容值C0、电容电容温度系数温度系数与与高频寄生参数高频寄生参数。v集成电路中可以采用多种材料结构的平板电集成电路中可以采用多种材料结构的平板电容。最标准的是容。最标准的是金属金属-绝缘体绝缘体-金属（金属（MIM）结结构，其他包括构，其他包括金属金属-绝缘体绝缘体-多晶硅多晶硅结构和结构和金金属属

17、-绝缘体绝缘体-重掺杂半导体重掺杂半导体结构等。结构等。 制作在砷化镓半绝缘衬底上的制作在砷化镓半绝缘衬底上的MIM电容结构电容结构 dlwCor平板电容计算公式：平板电容计算公式：单位面积电容单位面积电容的定义：的定义： dCoxorSPICE程序中，考虑温度系数时的电容计算式：程序中，考虑温度系数时的电容计算式：2nomnom211ttTCttTCACCox大多数硅氮氧化物的相对介质常数在3.56.5之间。MIM结构的单位面积电容值通常为pF或fF数量级。C2CRLC1G电容高频等效模型电容高频等效模型 对于MIM电容，它的下极板寄生电容值为主电容值的1/10；而对于多晶硅-扩散电容，其下

18、极板寄生电容和主电容为同一数量级。 任何电容仅在低于f0的频率上才会起电容作用。经验准则是让电容工作在f0/3以下。金属叉指结构电容金属叉指结构电容 优点：不需要额外的工艺。特征尺寸急剧降低，金属线条的宽度和厚度之比大大减小，叉指的侧面电容占主导地位。PN结电容结电容 v利用利用PN结电容的优点也是不需要额外的工艺，但所结电容的优点也是不需要额外的工艺，但所实现的电容有一个实现的电容有一个极性问题极性问题。v所有的所有的PN结电容都是非线性的，电容值是两端电压结电容都是非线性的，电容值是两端电压的函数。的函数。v在大信号线性放大器中，在大信号线性放大器中，PN结电容的非线性会引起结电容的非线性

19、会引起电路的电路的非线性失真非线性失真。v任何任何PN结都有漏电流和从结面到金属连线的体电阻，结都有漏电流和从结面到金属连线的体电阻，因而，因而，结电容的品质因数通常比较低结电容的品质因数通常比较低。v结电容的参数可以采用二极管和晶体管结电容同样结电容的参数可以采用二极管和晶体管结电容同样的方法进行计算，的方法进行计算，其其SPICE模型直接运用相关二极模型直接运用相关二极管或三极管器件的模型管或三极管器件的模型。 MOS结构电容结构电容 MOS结构电容的结构电容的SPICE模型就直接运用模型就直接运用MOS器件的模型器件的模型。与平板电容和。与平板电容和PN结电容都结电容都不相同的是，不相同

20、的是，MOS核心部分，即金属核心部分，即金属-氧化物氧化物-半导体层结构的电容具有独特的性质，半导体层结构的电容具有独特的性质，其栅极其栅极与衬底之间的电容与衬底之间的电容Cgb与栅极电压与栅极电压Vgb之间的之间的关系取决于半导体表面的状态关系取决于半导体表面的状态。随着栅极电压。随着栅极电压的变化，表面可处于的变化，表面可处于v积累区积累区v耗尽区耗尽区v反型区反型区沟道沟道耗尽层P型衬底 + + + + + + GGCoCdeptoxdVssVss1.00.2耗尽区积累区反型区VgsCgbCo0（a）物理结构）物理结构 （b）电容与）电容与Vgs的函数关系的函数关系 三、集成电感三、集成

21、电感 在集成电路开始出现以后很长一段时间内，在集成电路开始出现以后很长一段时间内，人们一直认为电感是不能集成在芯片上的。因人们一直认为电感是不能集成在芯片上的。因为那时集成电路工作的最高频率在兆赫量级，为那时集成电路工作的最高频率在兆赫量级，芯片上金属线的电感效应非常小。现在的情况芯片上金属线的电感效应非常小。现在的情况就不同了，首先，近二十年来集成电路的速度就不同了，首先，近二十年来集成电路的速度越来越高，射频集成电路（越来越高，射频集成电路（RFIC）已经有了很）已经有了很大的发展，大的发展，芯片上金属结构的电感效应变得越芯片上金属结构的电感效应变得越来越明显来越明显。芯片电感的实现成为可

22、能。芯片电感的实现成为可能。 单匝线圈电感版图单匝线圈电感版图 ）（pH2)/8ln(26. 1waaLa，w 取微米单位取微米单位集总电感集总电感多匝线圈的实物照片多匝线圈的实物照片 GaAs和InP等半绝缘体上的电感的高频模型与集成电阻的模型类似。传输线电感传输线电感v获得获得单端口单端口电感的另一种方法是使用长度电感的另一种方法是使用长度ll/4波长的短电传输线波长的短电传输线(微带或共面波导微带或共面波导)或或使用长度在使用长度在l/4 l l/2范围内的开路传输线。范围内的开路传输线。 ltgjZlZ0)(0000/42 2 tanh tan 2 /lZZLllZl cn 0ZjZ

23、ctg l Z0特征阻抗特征阻抗c0光速光速 传播相位传播相位 工作频率工作频率当当l l/4时，时， l=l当当l/4l 0时时 当当VBS0时时 BDSDBDVkTqII当当VBD0时时 3）PN结电容结电容 两个两个PN结电容结电容CBS和和CBD由底部势垒电容和由底部势垒电容和侧壁势垒电容两部分组成。侧壁势垒电容两部分组成。 SWj0BSSjsw00BS0 jBS11mmSVVPCVVACCSWj0BDDjsw00BDDj0BD11mmVVPCVVACC4）栅电容）栅电容 三个三个非线性栅电容非线性栅电容CGB，CGS，CGD由随由随偏压偏压变化变化和不和不随偏压变化随偏压变化的两部分

24、构成。的两部分构成。 其中其中不随偏压变化的部分不随偏压变化的部分是是栅极与源区、漏栅极与源区、漏区的交叠氧化层电容区的交叠氧化层电容以及以及栅与衬底间的交叠氧栅与衬底间的交叠氧化层电容（在场氧化层上化层电容（在场氧化层上） 。 随偏压而变的栅电容是随偏压而变的栅电容是栅氧化层电容与空间栅氧化层电容与空间电荷区电容相串联电荷区电容相串联的部分。的部分。 不同工作区的栅电容不同工作区的栅电容 5）串联电阻的影响）串联电阻的影响 漏区和源区串联电阻的存在漏区和源区串联电阻的存在使加在漏源区的使加在漏源区的有效电压会小于加在外部端口处的电压有效电压会小于加在外部端口处的电压，会影，会影响响MOS管的

25、电学特性。管的电学特性。MOS1模型中引入了电模型中引入了电阻阻rD和和rS分别表示漏区和源区的串联电阻，其分别表示漏区和源区的串联电阻，其值可以在模型语句值可以在模型语句.MODEL中给定，也可通过中给定，也可通过MOS管的管的NRD和和NRS来确定来确定 。v目前绝大多数目前绝大多数IC foundry都采用都采用BSIM模型来描述其模型来描述其加工的器件的性能。加工的器件的性能。BSIM模型一般通过自动化的模型一般通过自动化的参数提取和模型生成软件来完成的，参数提取和模型生成软件来完成的，v其中，其中，BSIM1 SPICE模型适用于沟道长度模型适用于沟道长度小于小于1um的的MOS晶体

26、管，对于沟道长度更短的晶体管，对于沟道长度更短的MOS管则需管则需要使用要使用BSIM2或或BSIM3模型。模型。v从建模机理上来讲，从建模机理上来讲，BSIM1和和BSIM2集中于解决集中于解决模模型的精度并考虑公式的简单化型的精度并考虑公式的简单化，因而引入了大量的，因而引入了大量的经验参数或拟合参数以提高精度。实际使用上由于经验参数或拟合参数以提高精度。实际使用上由于模型参数过多且存在冗余模型参数过多且存在冗余，因此用起来比较麻烦。，因此用起来比较麻烦。三、短沟道三、短沟道MOS管的管的BSIM SPICE模型模型 BSIM3是基于准二维分析的物理模型是基于准二维分析的物理模型，着重探讨

27、和，着重探讨和解决涉及器件工作的物理机制，并考虑了器件尺寸和解决涉及器件工作的物理机制，并考虑了器件尺寸和工艺参数的影响，力求使每个模型参数与器件特性的工艺参数的影响，力求使每个模型参数与器件特性的关系可以预测。关系可以预测。BSIM3大约有大约有120个参数个参数，每一个都，每一个都有其物理意义。在整个工作区域内，漏电流及其一阶有其物理意义。在整个工作区域内，漏电流及其一阶导数都是连续的，这对解决电路仿真中的收敛问题很导数都是连续的，这对解决电路仿真中的收敛问题很有帮助。在有帮助。在Hspice或或SmartSpice仿真软件中，仿真软件中，BSIM3模型的模型的V3.1版本对应于版本对应于

28、Level 49，模型中考虑，模型中考虑的主要效应包括以下几个方面。的主要效应包括以下几个方面。（1）短沟和窄沟对阈值电压的影响短沟和窄沟对阈值电压的影响；（2）横向和纵向的非均匀掺杂；）横向和纵向的非均匀掺杂；（3）垂直场引起的载流子迁移率下降垂直场引起的载流子迁移率下降（4）体效应；）体效应；（5）载流子速度饱和效应载流子速度饱和效应；（6）漏感应引起位垒下降；）漏感应引起位垒下降；（7）沟道长度调制效应沟道长度调制效应；（8）衬底电流引起的体效应，）衬底电流引起的体效应，（9）次开启导电问题；）次开启导电问题；（10）漏源寄生电阻。）漏源寄生电阻。 MOSFET49级模型级模型(Leve

29、l=49, BSIM3V3) 共有共有166(174)个参数个参数!67个个DC 参数参数13个个AC 和电容参数和电容参数2个个NQS模型参数模型参数10个温度参数个温度参数11个个W和和L参数参数4个边界参数个边界参数4个工艺参数个工艺参数8个噪声模型参数个噪声模型参数47二极管二极管, 耗尽层电容和电阻参数耗尽层电容和电阻参数8个平滑函数参数个平滑函数参数(在在3.0版本中版本中)74飞利浦飞利浦MOSFET模型模型(Level=50)v共有共有72个模型参数个模型参数.v最适合于对模拟电路进行模拟最适合于对模拟电路进行模拟.不同不同MOSFET模型应用场合模型应用场合Level 1简单

30、简单MOSFET模型模型Level 22 m 器件模拟分析器件模拟分析Level 30.9 m 器件数字分析器件数字分析BSIM 10.8 m 器件数字分析器件数字分析BSIM 20.3 m 器件模拟与数字分析器件模拟与数字分析BSIM 30.5 m 器件模拟分析与器件模拟分析与0.1 m 器件数字分器件数字分析析Level=6 亚微米离子注入器件亚微米离子注入器件Level=50小尺寸器件模拟电路分析小尺寸器件模拟电路分析 Level=11SOI器件器件对电路设计工程师来说对电路设计工程师来说, 采用什么模型参数在很大程度采用什么模型参数在很大程度上还取决于能从相应的工艺制造单位得到何种模型

31、参上还取决于能从相应的工艺制造单位得到何种模型参数数.例例.MODEL CMOSN NMOS ( LEVEL= 49+VERSION= 3.1TNOM= 27TOX= 7.6E-9+XJ= 1E-7NCH= 2.3579E17VTH0= 0.5085347+K1= 0.5435268K2= 0.0166934K3= 2.745303E-3+K3B= 0.6056312W0= 1E-7NLX= 2.869371E-7+DVT0W= 0DVT1W = 0DVT2W= 0+DVT0= 1.7544494DVT1= 0.4703288DVT2= -0.0394498+U0= 489.0696189UA

32、= 5.339423E-10UB= 1.548022E-18+UC= 5.795283E-11VSAT= 1.191395E5A0= 0.8842702+AGS= 0.1613116B0= 1.77474E-6B1= 5E-6+KETA= 5.806511E-3A1= 0A2= 1台积电公司某一批台积电公司某一批0.35 m CMOS工艺工艺NMOS器件的器件的Star-HSpice参数参数(命名为命名为CMOSN的的NMOS模型库模型库Spice文件文件)78+RDSW= 1.88264E3PRWG= -0.105799PRWB= -0.0152046+WR= 1WINT= 7.381398

33、E-8LINT= 1.030561E-8+XL= -2E-8XW= 0DWG= -1.493222E-8+DWB= 9.792339E-9VOFF= -0.0951708NFACTOR= 1.2401249+CIT= 0CDSC= 4.922742E-3CDSCD= 0+CDSCB= 0ETA0= 2.005052E-3ETAB= 5.106831E-3+DSUB= 0.2068625PCLM= 1.9418893PDIBLC1 = 0.2403315+PDIBLC2= 5.597608E-3 PDIBLCB = -4.18062E-4DROUT= 0.5527689+PSCBE1= 4.86

34、3898E8PSCBE2= 1.70429E-5PVAG= 1.0433116+DELTA= 0.01MOBMOD= 1PRT= 0+UTE= -1.5KT1= -0.11KT1L= 0+KT2= 0.022UA1= 4.31E-9UB1= -7.61E-18例例(续续1)79+UC1= -5.6E-11AT= 3.3E4WL= 0+WLN= 1WW= -1.22182E-15WWN= 1.137+WWL= 0LL= 0LLN= 1+LW= 0LWN= 1LWL= 0+CAPMOD= 2XPART = 0.4CGDO= 1.96E-10+CGSO= 1.96E-10CGBO= 0CJ= 9.3

35、84895E-4+PB= 0.7644361MJ= 0.3394296CJSW= 2.885151E-10+PBSW= 0.8683237MJSW= 0.1808065PVTH0= -0.0101318+PRDSW= -159.9288563PK2= -9.424037E-4WKETA= 4.696914E-3+LKETA= -6.965933E-3PAGS= 0.0718NQSMOD = 1+ELM= 5)*END CMOSN例例(续续)5.6 模型参数提取技术模型参数提取技术 实际电路分析中用到的一般都是实际电路分析中用到的一般都是元件的元件的等效电路模型等效电路模型。由于集成电路元件主要

36、是。由于集成电路元件主要是由半导体器件组成的，因此，这些等效电由半导体器件组成的，因此，这些等效电路模型又都是以路模型又都是以物理模型物理模型为基础的。为基础的。 1）物理模型）物理模型 半导体器件的半导体器件的物理模型物理模型是从半导体的基本是从半导体的基本方程出发，并对器件的参数做一定的近似假设方程出发，并对器件的参数做一定的近似假设而得到的而得到的有解析表达式的数学模型有解析表达式的数学模型。一般说来，。一般说来，随着集成电路集成度的提高，器件的结构、尺随着集成电路集成度的提高，器件的结构、尺寸都在发生变化，器件的物理模型就越加复杂。寸都在发生变化，器件的物理模型就越加复杂。在物理模型中

37、经常包含有一些经验因子，目的在物理模型中经常包含有一些经验因子，目的是为了使模型与实验结果符合得更好。一般说，是为了使模型与实验结果符合得更好。一般说，模型中考虑的因素越多，与实际结果就符合得模型中考虑的因素越多，与实际结果就符合得越好，但模型也就越复杂越好，但模型也就越复杂，在电路模拟中耗费，在电路模拟中耗费的计算工作量就越大。的计算工作量就越大。2）等效电路模型）等效电路模型 半导体器件的等效电路模型半导体器件的等效电路模型是在特定的工是在特定的工作条件下，作条件下，把器件的物理模型用一组理想元件把器件的物理模型用一组理想元件代替代替，用这些理想元件的支路方程表示器件的，用这些理想元件的支路方程表示器件的物理模型。一般说，物理模型。一般说，同一个半导体器件在不同同一个半导体器件在不同的工作条件下，将有不同的等效电路模型的工作条件下，将有不同的等效电路模型。例。例如一个器件的直流模型、交流小信号模型、交如一个器件的直流模型、交流小信号模型、交流大信号模型以及瞬态模型等是各不相同的。流大信号模型以及瞬态模型等是各不相同的。 电路仿真的精度电路仿真的精度不仅与不仅与模型本