[发明专利]可描述高低温失配特性的晶体管模型的仿真方法

摘要

本发明公开了一种可描述高低温失配特性的晶体管模型及仿真方法，分别在多个温度情况下对晶体管失配特性随温度的变化趋势进行分析，挑选了开启电压和迁移率这两个参数，在原先的失配宏模型中的修正公式基础上，分别添加了额外的温度修正公式和修正系数，利用晶体管随高低温变化的失配趋势，对修正系数进行拟合，使得失配模型在不同的温度下，都能反应较好的电特性失配特性，为电路设计者提供了较高的参照依据。

主权项

一种可描述高低温失配特性的晶体管模型的仿真方法，其特征在于：包含两个步骤：第一步，构建晶体管的等效模型；是基于标准SPICE模型，选择开启电压参数Vth0和迁移率参数u0作为修正参数，建立带温度效应的失配修正公式和修正系数，所述的修正公式表达式为：Vth=Vth0+avth0W×L×Multiagauss(0,1,3)+K(T-Tnom)agauss(0,1,3)]]>U=u0×(1+au0W×L×Multi*agauss(0,1,1))×(TTnom)m]]>其中，Vth0和u0分别为标准SPICE模型中的参数，其数值由提取直流模型参数确定，Vth和U分别是修正后的晶体管开启电压参数和迁移率参数，avth0和au0分别代表常温条件下失配模型的修正系数，它们随晶体管栅极的宽度W、长度L和乘数因子Multi的乘积成反比，T表示实际工作中的环境温度，Tnom代表室温25℃，K表示晶体管随高低温变化时修正系数，agauss(0,1,1)是SPICE内建的正态统计分布函数，公式中所述的修正系数K是经验系数，用于同高低温实际失配数据拟合修正用，agauss(0,1,1)函数括号中第一个数字0表示分布函数的中心值在0，括号中第2个数字1表示正态统计分布函数曲线从中心值0到左右两边的最大sigma幅值为1，括号中第3个数字1表示为统计分布函数的sigma数为1个；第二步，利用构建的晶体管等效模型进行仿真：根据所述公式建立的宏模型，使该模型能通过外界输入晶体管栅极W、L参数和Multi变量，通过宏模型将变量传入修正公式，并且将SPICE仿真器内置的agauss函数通过仿真产生随机分布数，综合所有变量最后得到晶体管电特性仿真结果；将仿真结果同实际晶体管失配电特性比较，通过公式中的常温修正系数avth0以及au0同常温失配电特性数据相拟合，在获得相关拟合参数后再通过公式中的温度修正系数K和m同高低温失配电特性数据拟合提取，获得修正参数值，使得模型对失配特性的精度更加精确。