MOSFET模型参数的提取

硅基射频器件的建模与参数提取建模是指将硅基射频器件的物理过程和特性以数学模型的形式表达出来，以实现对器件性能的预测和分析。

硅基射频器件的建模有多种方法，常用的包括电路建模、物理建模和系统建模等。

一般来说，建模的过程包括以下几个步骤：1.设计器件几何结构：根据硅基射频器件的实际结构和尺寸，利用CAD软件进行建模和设计。

2.建立电路模型：根据硅基射频器件的特性和工作原理，选择合适的电路模型进行建模。

常用的电路模型包括小信号模型、大信号模型和非线性模型等。

3.参数提取：通过实验测量或仿真分析，提取硅基射频器件的各种参数。

这些参数包括S参数（散射参数）、Y参数、Z参数、H参数、过程参数等。

4.模型验证：将提取得到的参数输入到建立的电路模型中进行仿真，与实际测试结果进行比较，验证模型的准确性和合理性。

参数提取是建模过程中的一项关键工作，它是在实际测试或仿真过程中，通过测量或分析得到硅基射频器件的各种特性参数。

参数提取的过程中需要注意以下几点：1.测试设备的选择：选择合适的测试设备，如网络分析仪、功率计、频谱分析仪等。

要保证测试设备具备足够的精度和灵敏度。

2.测试方法的选择：根据硅基射频器件的特性和要求，选择合适的测试方法。

常用的测试方法包括小信号测试、大信号测试、直流参数测试、频率响应测试等。

3.数据处理和分析：将测试得到的原始数据进行处理和分析，提取出硅基射频器件的各种特性参数。

常见的数据处理方法包括线性回归、参数拟合、频谱分析等。

4.参数的准确性和可靠性：要对提取得到的参数进行验证和评估，确保其准确性和可靠性。

可以通过与其他测试结果的比较、重复测试和统计分析等方法进行验证。

总之，硅基射频器件的建模和参数提取是实现对器件性能优化和改进的关键步骤。

通过合理选择建模方法、测试设备和测试方法，以及准确提取和验证器件参数，可以为硅基射频器件的设计和应用提供有力支持。

LDMOS模型设计及参数提取文燕【摘要】In recent years, due to its drain, gate and source are on the chip surface, LDMOS is easy for lowvoltage device integration. So they have been widely used to power integrated circuits and radio frequency fields. All along, the high-voltage LDMOS modeling is a very complex issue. By analyzing the high-voltage LDMOS structure and physical properties, we obtain the quasi-saturation voltage, self-heating effect and the voltage-controlled resistance in drift region about LDMOS. These characteristics is similar to those of the JFET, thus we establish MOS＋JFET circuit model about high-voltage LDMOS devices. By designing a 1.0~tm 40V LDMOS model mask of CMOS process, we extract parameters. Experimental results show that the analytical solution of the model parameters consist with the measured values, but also reflects the inherent characteristics of LDMOS devices. Therefore, this new model can be a good guide of LDMOS device engineering applications.%近年来,LDMOS由于其漏极、栅极和源极都在芯片表面,易于和低压器件集成,因而被广泛应用到功率集成电路和射频领域,一直以来,高压LDMOS的建模是一个十分复杂的问题。

finfet单元结构的寄生参数提取FinFET（Fin Field-Effect Transistor）是一种三维晶体管结构，其带来了新的寄生参数，需要进行提取和建模。

寄生参数是指在电路元件中存在且具有一定影响的电阻、电容和电感等参数。

对于FinFET单元结构，其中的寄生参数包括通道电阻、接触电阻、源/漏接触电阻、栅氧电容、外延电阻等，下面将对这些寄生参数进行详细的提取方法进行介绍。

首先，通道电阻是FinFET单元结构中的一个重要寄生参数。

它影响了传输特性和输出特性的性能。

常用的提取方法是基于建模和测量的结合。

在建模方面，可以使用二维有限元方法或二维瞬态电流导数方法进行计算模拟。

而在测量方面，可以通过量测终端I-V曲线和直流注入方法进行实验测量。

通过这些方法可以获得通道电阻的数值和变化规律。

其次，接触电阻是FinFET单元结构中的另一个重要寄生参数。

它影响了信号传输的稳定性和速度。

接触电阻的提取方法可以分为电学方法和物理方法两种。

电学方法主要通过测量接触电阻的电流-电压关系，如线性插值法或基于界面Hamiltonian的方法。

而物理方法主要通过X射线能谱学和原子力显微镜技术等手段进行非接触测量。

这些方法可以获得接触电阻的数值和分布情况。

此外，源/漏接触电阻也是需要提取的寄生参数之一。

它对FinFET 单元结构的低电压操作和快速开关速度具有重要影响。

提取方法主要是通过测量晶体管结构的源/漏接触电压和电流关系，获取接触电阻的数值和特性。

栅氧电容是FinFET单元结构中的一个重要寄生参数。

它在FinFET 单元结构的小尺寸和高频操作中起到关键作用。

常用的提取方法包括基于测量和建模的方法。

测量方法主要通过C-V（电容-电压）曲线测量、电流充放技术和频率响应技术进行实验测量。

而建模方法可以通过有限元分析和开路时域反射法进行计算模拟。

这些方法可以获得栅氧电容的数值和变化规律。

最后，外延电阻是寄生参数中的一个重要因素。

700V外延LDMOS模型的建立与参数提取摘要：本文借助二维数值模拟软件MEDICI对700V外延型LDMOS特性进行分析，对其电流饱和机理做了研究，在此基础上采用宏模型的建模方法，给出LDMOS的等效电路模型。

并用参数提取软件Aurora，提取了相应得参数。

在Cadence下仿真取得了较好的效果。

关键词：LDMOS，饱和栅压，等效电路模型Building model and Extracting parameters of a 700Vextension LDMOS DeviceAbstract: Analyses are made on the 700V extension LDMOS Device by usingtwo-dimensional numerical simulator MEDICI and investing its saturation mechanisms of current. Basing on these facts, we use a sub-circuit model by the concept of macro model. And we extract parameters of it by using parameter extraction software Aurora. Good results are obtained when it is simulated in Cadence.Key words: LDMOS, Saturation voltage of gate, sub-circuit model1 引言高压集成电路目前已被广泛应用于开关电源[1]、电机驱动、工业控制、汽车电子、日常照明、家用电器等领域。

高压集成电路一般由高压和低压器件组成。

高压器件中最为关键的设计就是LDMOS 的设计。

为了能将设计出的LDMOS管用于电路的仿真，建立一个准确的LDMOS的模型就变得尤为关键。

元器件模型参数的优化提取微电子学院贾新章(2013. 11 )PSpice中的模型和模型参数库一、概述：为元器件建立模型参数的步骤二、采用Model Editor分组提取模型参数三、基于器件物理原理计算部分模型参数四、建立适用于高级分析的元器件模型参数描述五、元器件模型参数的综合优化提取。

六、为元器件模型描述建立元器件符号七、将新建模型设置为PSpice仿真可以调用的库文件一、概述：为元器件建立模型参数的步骤第一步：优化提取模型参数1、采用Model Editor分组提取模型参数；2、基于器件物理原理，计算部分模型参数；3、为元器件建立适用于高级分析的模型参数描述；4、采用PSpice/Optimizer进行一次综合优化提取。

（采用前面结果作为优化提取模型参数的最佳初值）第二步：建立供Capture绘制电路图调用的元器件符号第三步：将新建模型设置为PSpice仿真可以调用的库文件。

下面将分别介绍每一部分的操作方法。

PSpice中的模型和模型参数库一、概述：为元器件建立模型参数的步骤二、采用Model Editor分组提取模型参数三、基于器件物理原理计算部分模型参数四、建立适用于高级分析的元器件模型参数描述五、元器件模型参数的综合优化提取。

六、为元器件模型描述建立元器件符号七、将新建模型设置为PSpice仿真可以调用的库文件二、采用Model Editor分组提取模型参数Model Editor模块可以对其支持的几种元器件，依据元器件的各种端特性数据，分组优化提取相应当模型参数数据。

(1) 调用MODEL EDITOR模块；(2) 选择执行Model/New命令，从对话框中设置模型类型。

下面以提取双极型晶体管模型参数为例(3)完成设置之后，点击OK，窗口就会更新为参数提取界面，不同的模型类型所对应的界面不相同，但界面的结构形式是一样的，分为三个子窗口。

特性数据输入窗口模型列表窗口参数列表窗口(4) 分组提取各组模型参数：将测试得到的器件外部端特性数据分别输入相应的特性窗口，分组进行参数提取。

MOS FET 参数介绍VDSS 最大漏-源电压在栅源短接，漏-源额定电压(VDSS)是指漏-源未发生雪崩击穿前所能施加的最大电压。

根据温度的不同，实际雪崩击穿电压可能低于额定VDSS。

关于V(BR)DSS 的详细描述请参见静电学特性.VGS 最大栅源电压VGS额定电压是栅源两极间可以施加的最大电压。

设定该额定电压的主要目的是防止电压过高导致的栅氧化层损伤。

实际栅氧化层可承受的电压远高于额定电压，但是会随制造工艺的不同而改变，因此保持VGS在额定电压以内可以保证应用的可靠性。

ID - 连续漏电流ID定义为芯片在最大额定结温TJ(max)下，管表面温度在25℃或者更高温度下，可允许的最大连续直流电流。

该参数为结与管壳之间额定热阻RθJC和管壳温度的函数：ID中并不包含开关损耗，并且实际使用时保持管表面温度在25℃（Tcase）也很难。

因此，硬开关应用中实际开关电流通常小于ID 额定值@ TC = 25℃的一半，通常在1/3～1/4。

补充，如果采用热阻JA的话可以估算出特定温度下的ID，这个值更有现实意义。

IDM -脉冲漏极电流该参数反映了器件可以处理的脉冲电流的高低，脉冲电流要远高于连续的直流电流。

定义IDM的目的在于：线的欧姆区。

对于一定的栅-源电压，MOSFET导通后，存在最大的漏极电流。

如图所示，对于给定的一个栅-源电压，如果工作点位于线性区域内，漏极电流的增大会提高漏-源电压，由此增大导通损耗。

长时间工作在大功率之下，将导致器件失效。

因此，在典型栅极驱动电压下，需要将额定IDM设定在区域之下。

区域的分界点在Vgs和曲线相交点。

因此需要设定电流密度上限，防止芯片温度过高而烧毁。

这本质上是为了防止过高电流流经封装引线，因为在某些情况下，整个芯片上最“薄弱的连接”不是芯片，而是封装引线。

考虑到热效应对于IDM的限制，温度的升高依赖于脉冲宽度，脉冲间的时间间隔，散热状况，RDS(on)以与脉冲电流的波形和幅度。

MOSFET主要参数指标：Vds：DS击穿电压。

当Vsg=0V时，MOS的DS所能承受的做大电压，一般此电压有一定的余量。

Rds(on):DS的导致电阻。

当Vgs=100V时，MOS的DS之间的电阻。

Id:最大DS电流。

会随温度的升高而降低。

绝对最大额定参数：Vds:见Features(产品特点)Vgs:最大GS电压，一般为：-20V~+20V(要注意可能是负的，针对不同形式的MOSFET)Id:见Features.Idm:最大脉冲DS电流，会随温度的升高而降低，体现一个抗冲击能力，跟脉冲时间也有关系。

Pd:最大耗散功率。

Tj:最大工作结温，通常为150度和175度。

Tstg:最大存储温度。

Iar:雪崩电流。

Ear:重复雪崩击穿能量。

Eas:单次脉冲雪崩击穿能量。

电器特性：BVdss:DS击穿电压。

Idss：饱和DS电流，uA级的电流Rds(on):见FeaturesIgss:GS驱动电流，nA级的电流gfs:跨导Qg:G总充电电量Qgs:GS充电电量Qgd:GD充电电量，Miller Effect（密勒效应）Td(on):导通延迟时间，从有输出电压上升到10%开始到Vds下降到其幅值90%的时间，Tr:上升时间。

输出电压Vds从90%下降到其幅值10%的时间。

Td(off):关断延迟时间，输入电压下降到90%开始到Vds上升到其关断电压10%时的时间。

Tf:下降时间，输出电压Vds从10%上升到其幅值90%的时间Ciss:输入电容，=Cgd+CgsCoss:输出电容，=Cds+CgdCrss:反向传输电容，=CgcCds---漏-源电容Cdu---漏-衬底电容Cgd---栅-漏电容Cgs---栅-源电容Ciss---栅短路共源输入电容Coss---栅短路共源输出电容Crss---栅短路共源反向传输电容D---占空比di/dt---电流上升率dv/dt---电压上升率Id---漏极电流（直流）Idm---漏极脉冲电流Id(on)---通态漏极电流IDQ---静态漏极电流（射频功率管）IDS---漏-源电流IDSM---最大漏源电流IDSS---栅-源短路时，漏极电流IDS(sat)---沟道饱和电流（漏源饱和电流）Ig---栅极电流（直流）IGF---正向栅电流IGR---反向栅电流IGDO---源极开路时，截止栅电流。

MOSFET参数指标MOSFET主要参数指标：Vds：DS击穿电压。

当Vsg=0V时，MOS的DS所能承受的做大电压，一般此电压有一定的余量。

Rds(on):DS的导致电阻。

当Vgs=100V时，MOS的DS之间的电阻。

Id:最大DS电流。

会随温度的升高而降低。

绝对最大额定参数：Vds:见Features(产品特点)Vgs:最大GS电压，一般为：-20V~+20V(要注意可能是负的，针对不同形式的MOSFET)Id:见Features.Idm:最大脉冲DS电流，会随温度的升高而降低，体现一个抗冲击能力，跟脉冲时间也有关系。

Pd:最大耗散功率。

Tj:最大工作结温，通常为150度和175度。

Tstg:最大存储温度。

Iar:雪崩电流。

Ear:重复雪崩击穿能量。

Eas:单次脉冲雪崩击穿能量。

电器特性：BVdss:DS击穿电压。

Idss：饱和DS电流，uA级的电流Rds(on):见FeaturesIgss:GS驱动电流，nA级的电流gfs:跨导Qg:G总充电电量Qgs:GS充电电量Qgd:GD充电电量，Miller Effect（密勒效应）Td(on):导通延迟时间，从有输出电压上升到10%开始到Vds下降到其幅值90%的时间，Tr:上升时间。

输出电压Vds从90%下降到其幅值10%的时间。

Td(off):关断延迟时间，输入电压下降到90%开始到Vds上升到其关断电压10%时的时间。

Tf:下降时间，输出电压Vds从10%上升到其幅值90%的时间Ciss:输入电容，=Cgd+CgsCoss:输出电容，=Cds+CgdCrss:反向传输电容，=CgcCds---漏-源电容Cdu---漏-衬底电容Cgd---栅-漏电容Cgs---栅-源电容Ciss---栅短路共源输入电容Coss---栅短路共源输出电容Crss---栅短路共源反向传输电容D---占空比di/dt---电流上升率dv/dt---电压上升率Id---漏极电流（直流）Idm---漏极脉冲电流Id(on)---通态漏极电流IDQ---静态漏极电流（射频功率管）IDS---漏-源电流IDSM---最大漏源电流IDSS---栅-源短路时，漏极电流IDS(sat)---沟道饱和电流（漏源饱和电流）Ig---栅极电流（直流）IGF---正向栅电流IGR---反向栅电流IGDO---源极开路时，截止栅电流。