功率VDMOS器件SPICE模型研究.pdf

1、垂直雙擴(kuò)散金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(VDMOS)由于高輸入阻抗、低驅(qū)動(dòng)功率及高開關(guān)速度等優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于各種功率集成電路領(lǐng)域。SPICE器件模型是由SPICE仿真器使用的基于文本描述的模型，是連接器件工藝與電路設(shè)計(jì)的橋梁。然而，目前業(yè)界還沒(méi)有被廣泛認(rèn)可的功率VDMOS器件SPICE模型，為此，針對(duì)功率VDMOS器件SPICE模型的深入研究意義重大。
　　本文系統(tǒng)建立了一套完整的功率VDMOS器件SPICE模型，包括基于表面

2、勢(shì)的直流特性模型和基于電荷的交流特性模型。直流特性建模時(shí)，將器件分為溝道區(qū)、積累層電阻區(qū)、寄生JFET區(qū)、N-外延層區(qū)以及N+襯底區(qū)5個(gè)部分，提出了全新的基于表面勢(shì)的溝道區(qū)模型和積累層電阻模型，進(jìn)而對(duì)寄生JFET區(qū)耗盡及夾斷兩種狀態(tài)進(jìn)行分析，建立了寄生JFET區(qū)模型，根據(jù)外延層區(qū)和襯底區(qū)的電流路徑，建立了N-外延層模型和N+襯底區(qū)模型。另外，本文還建立了包括柵源電容Cgs模型、柵漏電容Cgd模型、漏源電容Cds模型在內(nèi)的交流特性模型。隨

3、后，通過(guò)Verilog-A語(yǔ)言對(duì)上述功率VDMOS器件模型進(jìn)行描述，運(yùn)用測(cè)試平臺(tái)獲取器件的直流特性數(shù)和交流特性數(shù)據(jù)。最后，根據(jù)上述的器件模型和測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型參數(shù)提取工作，并給出基于模型仿真數(shù)據(jù)的驗(yàn)證結(jié)果。
　　本文建立的功率VDMOS器件SPCIE模型具有明確的物理意義，模型仿真速度快、收斂性高;驗(yàn)證結(jié)果表明，直流特性模型的仿真曲線與測(cè)試數(shù)據(jù)之間的均方根誤差均在5％以內(nèi)，交流特性模型均在7％以內(nèi)，并能直接應(yīng)用于SPICE仿真軟