適用於高精確度類比積體電路設計具有連續與解析性的金氧半場效電晶體模型

Abstract

本文提供了一個連續且解析性的金氧半場效電晶体模型。此模型的閘極偏壓可由弱反 相區連續偏壓至強反相區，而且電晶体的輸出電流與輸出電導為連續且平滑的曲線。 有關電晶体輸出特性的調變方式也與傳統的調變方法不同這是一個易懂、易用的物理 模型，並且有良好的計算效率。 在弱反相區，我們用一個簡單的顯函式來預估通道中的擴散電流。此方程式包括了電 位障降低效應。在強反相區，我們分析通道的反相特性以得到漂移電流的數學式。此 數學式有將小元件效應考慮進去。電晶体的輸出特性，基本上是根據佛里門一本特考 斯基的模型，但為滿足今日製程上的改進，佛氏的模型需要作一些修正，必須將靜電 場迴授效應計入。 本模型所用的參數大多數與元件的電性有關。為確保所測量的參數值能真實的表現元 件特性，我們也提出一套參數自動化量測的方法。最後實驗的結果將與本模型模擬的 結果相比較，我們可觀察到二者之間的相同性。另外“Spice” 的模擬結果也將列入 比較。 本論文也提出了一個新的輸出阻抗模型，我們分析元件在飽合區的特性，並且求出在 不同的閘極偏壓下所得的Early 電壓，經過我們詳細的分析以後，找出了閘極偏壓與 Early 電壓的關係式，經由此關係式，再配合前面所推導出來的電流方程式我們可以 很容易的得到元件的輸出阻抗•方程式，將此方程式與測量的結果相比較，我們可以 得到更精確的結果，並且為連續且平滑的曲線。