2.6 MOSFET参数练习

了解器件的物理原理很重要,但晶体管模型(例如BSIM)也很重要。以下练习都是关于使用带有SPICE仿真的晶体管模型(使用表2.6和表2.7),以确定用于手动计算的参数(最简单的模型或建模)(练习的结果见表2.8和表2.9):

1)模型文件中提供了长沟道和短沟道器件的阈值电压(见表2.6和表2.7)。但是,对于短沟道器件,可以使用gm与VGS来确定阈值电压。当gm为零(VGS等于阈值电压)时,可以将线性gm外推到x轴以估算VGS

表2.6 美国Microsystem Inc(AMI)半导体C5工艺的BSIM3模型

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表2.7 制化的工艺预测技术模型(PTM)45 PMOS

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2)跨导参数KP在模型文件中提供,或者可以计算为KP=μCOX。但是,该参数对于短沟道器件没有用处。其他参数(如氧化层厚度)在模型文件中提供。由于εOX很容易知道,因此可以计算COX。饱和速度vsat适用于短沟道器件,该值也可以在模型文件中找到。

3)λ为沟道长度调制系数,051-02。输出电阻ro是通过使用模型文件(见表2.6和表2.7)对晶体管进行仿真得到的。

4)对于短沟道器件,当VGS=0V时,关断电流是051-03

表2.8 长沟道CMOS工艺器件特征

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注:VSG=1.25 V,PMOS W/L=20/2, VGS=1.01 V, NMOS W/L=10/2, Id=20μA。

表2.9 短沟道CMOS工艺器件特征

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注:VSG=0.46 V,PMOS W/L=5μm/100 nm,VSG=0.4 V,NMOS W/L=2.5μm/100 nm,Id=10μA,驱动电压约为5%VDD(1 V)。