[发明专利]一种偏栅晶体管进行建模的方法及电路仿真方法

说明书

本发明提供一种偏栅晶体管进行建模的方法及电路仿真方法，建模方法根据被选择偏栅晶体管的材料与结构，获取晶体管的工艺参数，并进一步计算得到模型所需参数；基于工艺参数和计算参数，对偏栅晶体管建立待拟合模型；调取被选择偏栅晶体管的栅极电压及其对应的漏极电流，以得到偏栅晶体管的漏极电流随栅极电压变化的关系；由偏栅晶体管的漏极电流随栅极电压变化的关系提取所述偏栅晶体管的参数；提取得到的参数代入待拟合模型，用待拟合模型拟合偏栅晶体管的漏极电流随栅极电压变化的关系，得到待拟合模型的全部参数；将之前所有参数代入晶体管的模型中，完成建立偏栅晶体管的模型。本发明能够建立准确的偏栅晶体管模型，以提高电路仿真的精度。

技术领域

本发明涉及半导体器件模型和仿真领域，更具体地，涉及一种偏栅晶体管进行建模的方法及电路仿真方法。

背景技术

薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)是一种特殊的场效应晶体管，其工作原理与场效应晶体管相似，都是通过栅极调控有源区沟道电流的大小，在有源矩阵显示和图像传感阵列等领域有着广泛的应用。一般情况下，薄膜晶体管组成的电流都追求低电压和低功耗，但是，也有一些其他的应用需要能够承受超出常规电压范围的高压薄膜晶体管，比如压电致动器、集成MEMS、X射线图形传感器、场发射阵列和多晶硅冷阴极等。

另外，在显示阵列应用中，当栅极调控器件开启时，理想情况下像素点会不断充电，直到与漏极电压相同。但是，当器件关闭时，由于栅极和漏极之间形成的重叠电容的存在，准确地调控像素点处的电压就变得十分困难，从而导致出现灰度、图像保留和闪烁等显示问题。

基于上述需要和问题，有人提出了一种特殊结构的薄膜晶体管，即偏栅晶体管。这类晶体管由于本身结构的特殊性，具有一个共同特点--耐高压，并且由于栅极与漏极间无重叠部分，因此便没有重叠电容的存在。同时，有研究表明，在柔性衬底上以a-IGZO为有源层的偏栅晶体管在外力反复拉伸下其转移特性不会发生偏移。随着人们对柔性显示技术的推进，偏栅晶体管将在这个领域有着广阔的应用前景。

但是，至今为止，没有一个理论紧凑模型可以描述偏栅晶体管的器件电学特性。针对偏栅晶体管的模拟，大多是通过选取适当材料参数，设置结构参数，用数值模拟的方法(如有限元法、边界元法或有限差分等)仿真器件特性。对于单纯器件层面的仿真而言，这不失为一个可行的方法，但是，对于电路级的仿真而言，这种方法就不再适用了。偏栅晶体管有着很多电路上的应用，如集成MEMS、有源显示阵列等。对于这些电路设计人员而言，器件模型是连接实际器件和电路仿真的桥梁，模型越符合实际器件，仿真结果越准确。因此，如何建立有效且准确的偏栅晶体管器件模型，将实际器件与电路仿真相结合，对于偏栅晶体管的应用和相关产业的发展，具有重要的实际意义。

发明内容

本发明提供一种偏栅晶体管进行建模的方法，该方法可实现建立准确的偏栅结构的晶体管模型，提高电路仿真的精度。

本发明的又一目的在于提供一种利用上述偏栅晶体管进行建模的方法的电路仿真方法。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种偏栅晶体管进行建模的方法，包括以下步骤：

S1：根据偏栅晶体管的材料与结构，获取其工艺参数，包括沟道宽度W、沟道长度L、有源层厚度t_sc、介电层厚度t_ox、介电层介电常数ε_ox、源/漏极偏移距离d。，并计算得到该偏栅晶体管模型的参数，包括沟道横截面积S和介电层单位面积电容C_i；

S2：在步骤S1获取的偏栅晶体管的工艺参数和偏栅晶体管模型的参数的基础上，对所述偏栅晶体管建立待拟合模型；

S3：根据步骤S1中的偏栅晶体管所记录的输入的栅极电压和输入栅极电压时所产生的漏极电流，以得到所述偏栅晶体管的漏极电流随栅极电压变化的关系；