具有尺寸可扩展性的jfet仿真方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路设计仿真领域，特别是指一种具有尺寸可扩展性的JFET仿真方法。
【背景技术】
[0002]JFET (结型场效应管)是场效应器件中一种常见的器件类型，图1为一个常规的纵向N型JFET剖面图，其中的N型阱两端由N+作为JFET的源漏，P型阱作为JFET的栅极，P型阱也可由P+代替，P型阱沿源漏电流流通方向的尺寸定义为JFET沟道长度L，垂直于电流流通方向的P型阱尺寸定义为JFET沟道宽度W。其中最常见的是通过工艺注入得到PN扩散结，通过外加电压使PN结耗尽形成电流夹断，由于这类器件具有独特的开关特性，它经常被应用于模拟电路的开关电路、电源电路中。目前各仿真软件提供业界标准的JFET器件模型用于电路设计仿真，但是该模型不具有尺寸扩展性，一个模型只能描述单一一种尺寸的JFET器件特性，不同尺寸的JFET器件需要有不同的SPICE模型进行描述。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种具有尺寸可扩展性的JFET仿真方法。
[0004]为解决上述问题，本发明所述的一种具有尺寸可扩展性的JFET仿真方法，是在标准SPICE JFET仿真模型基础上，将与器件尺寸相关的参数进行修正，使其能准确描述不同尺寸的JFET器件的特性。
[0005]进一步地，在标准JFET仿真基础上，修正器件尺寸相关的源、漏、栅串联电阻的参数:
[0006]AREAeff=(ff-DW)* (L-DL)*PF
[0007]RSeff=RS/AREAeff
[0008]RDeff=RD/AREAeff
[0009]RGeff=RG*AREAeff
[0010]其中，W、L为掩模版上的设计尺寸，DL代表由于工艺变化对JFET沟道长度的影响，Dff代表由于工艺变化对JFET沟道宽度的影响，RS、RD、RG分别是源、漏、栅串联电阻，PF代表相同JFET并联的个数，AREAeff代表JFET有效面积。
[0011]进一步地，在标准JFET仿真基础上，修正器件尺寸相关的栅源、栅漏二极管对应反向饱和电流和反向扩散电容模型参数:
[0012]ISeff=IS^AREAeff
[0013]CGSeff=CGS^AREAeff
[0014]CGDeff=CGD^AREAeff
[0015]其中，IS, CGS, CGD为JFET标准模型参数，IS代表JFET栅源/栅漏二极管反向饱和电流，CGS代表栅源二极管方向扩散电容，CGD代表栅漏二极管方向扩散电容。
[0016]进一步地，在标准JFET仿真基础上，修正器件尺寸相关的跨导模型参数、沟道长度调制系数和阈值电压模型参数:
[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)?丽；
[0020]Leff= (L-DL)；
[0021]Weff= (W-Dff)；
[0022]其中，BETA为跨导标准模型参数，BETAL, BETALN分别代表跨导对应沟道长度系数和对应指数系数；BETAW、BETAWN分别代表跨导对应沟道宽度系数和对应指数系数；LAMBDAeff代表与JFET尺寸相关的沟道长度调制参数；LAMBDA代表标准JFET模型中沟道长度调制参数；LefT代表JFET有效沟道长度；WefT代表有效沟道宽度；LAMBDAL、LAMBDALN分别代表沟道长度调制系数和对应指数系数；VT0eff代表与JFET尺寸相关的阈值电压模型参数；VT0代表JFET阈值电压标准模型参数；VT0L、VTOLN分别代表阈值电压对应沟道长度系数和指数系数；VT0W、VTOWN分别代表阈值电压对应沟道宽度系数和指数系数。
[0023]本发明所述的具有尺寸可扩展性的JFET仿真方法，在业界标准的SPICE仿真基础上，通过改写部分仿真参数，使其能具备与尺寸的变化相关联的参数，实现尺寸变化的JFET的仿真的可扩展性。
【附图说明】
[0024]图1是JFET结构示意图；
[0025]图2是SPICE中JFET的仿真等效电路图。
[0026]附图标记说明
[0027]RS、RD、RG分别是源、漏、栅串联电阻，CGS是栅源二极管方向扩散电容，CGD是栅漏二极管方向扩散电容，W、L为掩模版上的设计尺寸。
【具体实施方式】
[0028]本发明所述的一种具有尺寸可扩展性的JFET仿真方法，能随着JFET尺寸上W、L的变化，精确地模拟JFET的器件特性。
[0029]上述定义的JFET器件尺寸W、L为掩模版上的设计尺寸，由于工艺变化，实际在硅片上形成的JFET尺寸与设计值是有差异的，因此JFET有效沟道长度LefT和有效沟道宽度Weff由下列公式(I)、(2)表示:
[0030]Leff=L-DL(I)
[0031]Weff=W-Dff(2)
[0032]其中，DL代表由于工艺变化对JFET沟道长度的影响；DW代表由于工艺变化对JFET沟道宽度的影响。
[0033]由公式(I)、(2)计算可得JFET有效面积为:
[0034]AREAeff= (W-DW) * (L-DL) *PF(3)
[0035]其中，AREAeff代表JFET有效面积；PF代表相同JFET并联的个数。
[0036]图2所示为目前业内标准电路设计仿真器中JFET模型对应的等效电路图，如该图所示，JFET器件特性分别由源、栅、漏三个串联电阻；栅源和栅漏两个二极管和源漏沟道电流Ids特性所描述。按照电阻及二极管对应物理特性与尺寸的关系改写标准JFET模型中下述对应模型参数。
[0037]源、漏串联电阻与JFET器件尺寸(面积)成反比，栅极串联电阻与JFET面积成正t匕,对应公式如下公式(4)?(6):
[0038]RSeff=RS/AREAeff(4)
[0039]RDeff=RD/AREAeff(5)
[0040]RGeff=RG*AREAeff(6)
[0041 ] 其中，RS、RD、RG为JFET标准模型参数，分别代表JFET源、漏、栅串联电阻；RSeff、RDeff、RGeff代表与JFET尺寸相关的源、漏、栅串联电阻。
[0042]由标准二极管特性可知，二极管反向饱和电流与二极管尺寸(面积)成正比；二极管反向扩散电容与二极管尺寸(面积)成正比。因此在JFET标准模型中修正JFET栅源、栅漏二极管对应参数如下公式(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为JFET标准模型参数，IS代表JFET栅源/栅漏二极管反向饱和电流，CGS代表栅源二极管反向扩散电容、CGD代表栅漏二极管反向扩散电容。
[0047]ISeff、CGSeff、CGDeff代表与JFET尺寸相关的栅源/栅漏二极管反向饱和电流，CGSeff, CGDeff代表与JFE