具有尺寸可擴(kuò)展性的jfet仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計(jì)仿真領(lǐng)域，特別是指一種具有尺寸可擴(kuò)展性的JFET仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]JFET (結(jié)型場效應(yīng)管)是場效應(yīng)器件中一種常見的器件類型，圖1為一個(gè)常規(guī)的縱向N型JFET剖面圖，其中的N型阱兩端由N+作為JFET的源漏，P型阱作為JFET的柵極，P型阱也可由P+代替，P型阱沿源漏電流流通方向的尺寸定義為JFET溝道長度L，垂直于電流流通方向的P型阱尺寸定義為JFET溝道寬度W。其中最常見的是通過工藝注入得到PN擴(kuò)散結(jié)，通過外加電壓使PN結(jié)耗盡形成電流夾斷，由于這類器件具有獨(dú)特的開關(guān)特性，它經(jīng)常被應(yīng)用于模擬電路的開關(guān)電路、電源電路中。目前各仿真軟件提供業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的JFET器件模型用于電路設(shè)計(jì)仿真，但是該模型不具有尺寸擴(kuò)展性，一個(gè)模型只能描述單一一種尺寸的JFET器件特性，不同尺寸的JFET器件需要有不同的SPICE模型進(jìn)行描述。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有尺寸可擴(kuò)展性的JFET仿真方法。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明所述的一種具有尺寸可擴(kuò)展性的JFET仿真方法，是在標(biāo)準(zhǔn)SPICE JFET仿真模型基礎(chǔ)上，將與器件尺寸相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行修正，使其能準(zhǔn)確描述不同尺寸的JFET器件的特性。
[0005]進(jìn)一步地，在標(biāo)準(zhǔn)JFET仿真基礎(chǔ)上，修正器件尺寸相關(guān)的源、漏、柵串聯(lián)電阻的參數(shù):
[0006]AREAeff=(ff-DW)* (L-DL)*PF
[0007]RSeff=RS/AREAeff
[0008]RDeff=RD/AREAeff
[0009]RGeff=RG*AREAeff
[0010]其中，W、L為掩模版上的設(shè)計(jì)尺寸，DL代表由于工藝變化對JFET溝道長度的影響，Dff代表由于工藝變化對JFET溝道寬度的影響，RS、RD、RG分別是源、漏、柵串聯(lián)電阻，PF代表相同JFET并聯(lián)的個(gè)數(shù)，AREAeff代表JFET有效面積。
[0011]進(jìn)一步地，在標(biāo)準(zhǔn)JFET仿真基礎(chǔ)上，修正器件尺寸相關(guān)的柵源、柵漏二極管對應(yīng)反向飽和電流和反向擴(kuò)散電容模型參數(shù):
[0012]ISeff=IS^AREAeff
[0013]CGSeff=CGS^AREAeff
[0014]CGDeff=CGD^AREAeff
[0015]其中，IS, CGS, CGD為JFET標(biāo)準(zhǔn)模型參數(shù)，IS代表JFET柵源/柵漏二極管反向飽和電流，CGS代表柵源二極管方向擴(kuò)散電容，CGD代表柵漏二極管方向擴(kuò)散電容。
[0016]進(jìn)一步地，在標(biāo)準(zhǔn)JFET仿真基礎(chǔ)上，修正器件尺寸相關(guān)的跨導(dǎo)模型參數(shù)、溝道長度調(diào)制系數(shù)和閾值電壓模型參數(shù):
[0017]BETAeff=BETA* (I+BETAff*ffeff)betawn*PF/ (l+BETAL*Leff)BETALN ；
[0018]LAMBDAeff=LAMBDA/ (l+LANBDAL*Leff)LAMBDALN ；
[0019]VTOeff=VTO* (l+VT0L*Leff)VT0LN* (l+VT0ff*ffeff)?麗；
[0020]Leff= (L-DL)；
[0021]Weff= (W-Dff)；
[0022]其中，BETA為跨導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)模型參數(shù)，BETAL, BETALN分別代表跨導(dǎo)對應(yīng)溝道長度系數(shù)和對應(yīng)指數(shù)系數(shù)；BETAW、BETAWN分別代表跨導(dǎo)對應(yīng)溝道寬度系數(shù)和對應(yīng)指數(shù)系數(shù)；LAMBDAeff代表與JFET尺寸相關(guān)的溝道長度調(diào)制參數(shù)；LAMBDA代表標(biāo)準(zhǔn)JFET模型中溝道長度調(diào)制參數(shù)；LefT代表JFET有效溝道長度；WefT代表有效溝道寬度；LAMBDAL、LAMBDALN分別代表溝道長度調(diào)制系數(shù)和對應(yīng)指數(shù)系數(shù)；VT0eff代表與JFET尺寸相關(guān)的閾值電壓模型參數(shù)；VT0代表JFET閾值電壓標(biāo)準(zhǔn)模型參數(shù)；VT0L、VTOLN分別代表閾值電壓對應(yīng)溝道長度系數(shù)和指數(shù)系數(shù)；VT0W、VTOWN分別代表閾值電壓對應(yīng)溝道寬度系數(shù)和指數(shù)系數(shù)。
[0023]本發(fā)明所述的具有尺寸可擴(kuò)展性的JFET仿真方法，在業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的SPICE仿真基礎(chǔ)上，通過改寫部分仿真參數(shù)，使其能具備與尺寸的變化相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)尺寸變化的JFET的仿真的可擴(kuò)展性。
【附圖說明】
[0024]圖1是JFET結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是SPICE中JFET的仿真等效電路圖。
[0026]附圖標(biāo)記說明
[0027]RS、RD、RG分別是源、漏、柵串聯(lián)電阻，CGS是柵源二極管方向擴(kuò)散電容，CGD是柵漏二極管方向擴(kuò)散電容，W、L為掩模版上的設(shè)計(jì)尺寸。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明所述的一種具有尺寸可擴(kuò)展性的JFET仿真方法，能隨著JFET尺寸上W、L的變化，精確地模擬JFET的器件特性。
[0029]上述定義的JFET器件尺寸W、L為掩模版上的設(shè)計(jì)尺寸，由于工藝變化，實(shí)際在硅片上形成的JFET尺寸與設(shè)計(jì)值是有差異的，因此JFET有效溝道長度LefT和有效溝道寬度Weff由下列公式(I)、(2)表示:
[0030]Leff=L-DL(I)
[0031]Weff=W-Dff(2)
[0032]其中，DL代表由于工藝變化對JFET溝道長度的影響；DW代表由于工藝變化對JFET溝道寬度的影響。
[0033]由公式(I)、(2)計(jì)算可得JFET有效面積為:
[0034]AREAeff= (W-DW) * (L-DL) *PF(3)
[0035]其中，AREAeff代表JFET有效面積；PF代表相同JFET并聯(lián)的個(gè)數(shù)。
[0036]圖2所示為目前業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電路設(shè)計(jì)仿真器中JFET模型對應(yīng)的等效電路圖，如該圖所示，JFET器件特性分別由源、柵、漏三個(gè)串聯(lián)電阻；柵源和柵漏兩個(gè)二極管和源漏溝道電流Ids特性所描述。按照電阻及二極管對應(yīng)物理特性與尺寸的關(guān)系改寫標(biāo)準(zhǔn)JFET模型中下述對應(yīng)模型參數(shù)。
[0037]源、漏串聯(lián)電阻與JFET器件尺寸(面積)成反比，柵極串聯(lián)電阻與JFET面積成正t匕,對應(yīng)公式如下公式(4)?(6):
[0038]RSeff=RS/AREAeff(4)
[0039]RDeff=RD/AREAeff(5)
[0040]RGeff=RG*AREAeff(6)
[0041 ] 其中，RS、RD、RG為JFET標(biāo)準(zhǔn)模型參數(shù)，分別代表JFET源、漏、柵串聯(lián)電阻；RSeff、RDeff、RGeff代表與JFET尺寸相關(guān)的源、漏、柵串聯(lián)電阻。
[0042]由標(biāo)準(zhǔn)二極管特性可知，二極管反向飽和電流與二極管尺寸(面積)成正比；二極管反向擴(kuò)散電容與二極管尺寸(面積)成正比。因此在JFET標(biāo)準(zhǔn)模型中修正JFET柵源、柵漏二極管對應(yīng)參數(shù)如下公式(7)?(9)所示:
[0043]ISeff=IS^AREAeff(7)
[0044]CGSeff=CGS^AREAeff(8)
[0045]CGDeff=CGD^AREAeff(9)
[0046]其中，IS, CGS, CGD為JFET標(biāo)準(zhǔn)模型參數(shù)，IS代表JFET柵源/柵漏二極管反向飽和電流，CGS代表柵源二極管反向擴(kuò)散電容、CGD代表柵漏二極管反向擴(kuò)散電容。
[0047]ISeff、CGSeff、CGDeff代表與JFET尺寸相關(guān)的柵源/柵漏二極管反向飽和電流，CGSeff, CGDeff代表與JFE