用于功率MOSFET的新型栅电荷测试电路

栅电荷是用于衡量功率MOSFET开关性能的重要参数,通常采用在栅极输入电流阶跃信号的方法来测量。一种新型的栅电荷测试电路被提出,该测试电路使控制信号从MOSFET的源极输入,从而消除了控制信号对栅极输入电流的影响。因为输入电流太小不能直接测量,测试时采用测量电压阶跃信号的方法来衡量电流阶跃信号的性能。与以往的测试电路对比结果表明,该电路可以使MOSFET栅极输入的电流更接近于理想的电流阶跃信号,该信号上升时间小于100 ns,并且上升后稳定,因此提高了栅电荷测量的准确度。     

B型缓冲电路用于MOSFET逆变器的仿真分析

针对B型缓冲电路用于以大功率MOSFET为主开关器件的全桥逆变器时所存在的受各种因素影响较大的问题，在缓冲电路组数不同、开关频率不同、负载性质不同以及缓冲电路各参数不同等情况下使用PSpice仿真软件进行仿真，通过仿真波形分析上述各因素对开关管尖峰电压吸收效果的影响，得出了一些有益的结论，对设计B型缓冲电路时有重要的参考价值。     

一个适用于模拟电路的深亚微米SOIMOSFET器件模型

从数值解源端和饱和点的表面电势出发 ,考虑模拟电路对 SOI MOSFET模型的一些基本要求如电荷守恒、器件源漏本征对称、各个工作区间连续并且高阶可导以及全耗尽和部分耗尽两种工作模式的转变 ,构建了一个能够满足这些要求的精确的器件模型 .同时包含了深亚微米 SOI MOSFET的一些二级效应如漏极诱生势垒降低效应 (DIBL )、速度饱和效应、自热效应等 .这个模型的参数相对较少并且精确连续 ,能够满足在模拟电路设计分析中的应用要求     

一个适用于模拟电路的深亚微米SOI MOSFET器件模型

从数值解源端和饱和点的表面电势出发,考虑模拟电路对SOI MOSFET模型的一些基本要求如电荷守恒、器件源漏本征对称、各个工作区间连续并且高阶可导以及全耗尽和部分耗尽两种工作模式的转变,构建了一个能够满足这些要求的精确的器件模型．同时包含了深亚微米SOI MOSFET的一些二级效应如漏极诱生势垒降低效应（DIBL）、速度饱和效应、自热效应等．这个模型的参数相对较少并且精确连续,能够满足在模拟电路设计分析中的应用要求．     

用于电路模拟的4H-SiC MOSFET高温沟道电子迁移率模型

提出了适用于电路模拟的4H-SiC n-MOSFET高温沟道电子迁移率模型.在新模型中,引入了横向有效电场和表面粗糙散射的温度依赖性,电子饱和漂移速度与横向有效电场和温度的关系,以及改进的界面陷阱电荷和固定氧化物电荷库仑散射模型等因素.采用与温度-阈值电压实验曲线拟合的方法,确定了界面态参数和固定氧化物电荷.基于新迁移率模型的模拟结果与实验吻合.     

用于电路模拟的4H-SiC MOSFET高温沟道电子迁移率模型

提出了适用于电路模拟的4H-SiC n-MOSFET高温沟道电子迁移率模型.在新模型中,引入了横向有效电场和表面粗糙散射的温度依赖性,电子饱和漂移速度与横向有效电场和温度的关系,以及改进的界面陷阱电荷和固定氧化物电荷库仑散射模型等因素.采用与温度-阈值电压实验曲线拟合的方法,确定了界面态参数和固定氧化物电荷.基于新迁移率模型的模拟结果与实验吻合.     

MOSFET的大信号动态集总模型及射频电路模拟

针对 RF电路模拟的需要 ,在文中提出了一个基于表面势的 MOSFET大信号动态集总模型。这个模型是由 MOSFET的 PDE模型简化推导而来。它不仅比传统的模型能更精确地描述晶体管在高频大信号情况下的伏 -安特性 ,而且比 PDE模型易于求解 ,从而大大提高了电路模拟的速度。通过模拟几个具体的 RF电路 ,将这个模型与 PDE模型作了比较 ,结果表明两者吻合得很好。     

HiSIM2: Advanced MOSFET Model Valid for RF Circuit Simulation

The compact MOSFET model development trend leads to models based on the channel surface potential, allowing higher accuracy and a reduced number of model parameters. Among these, the Hiroshima University Semiconductor Technology Academic Research Center IGFET Model (HiSIM) solves the surface potentials with an efficient physically correct iteration procedure, thus avoiding additional approximations without any computer run-time penalty. It is further demonstrated that excellent model accuracy for higher-order phenomena, which is a prerequisite for accurate RF circuit simulation, is achieved by HiSIM without any new model parameters in addition to those for describing the current–voltage characteristics.     

单片同步整流芯片中功率MOSFET分析及电路仿真

同步整流技术是目前开关电源中一种新型的转换效率提升技术。遵循转换效率最高原则．使用器件结构仿真软件Medici对同步整流DC-DC变换器中的功率MOSFET进行结构分析，并得出选择建议。同时在Cadence中对同步整流技术相关电路进行仿真分析，得到了同步整流技术中的功率器件优化结果和外围线路结构。     

基于MOSFET PDE模型的射频电路仿真算法研究

研究了基于 MOSFET偏微分方程 (PDE)模型的电路仿真算法 ,并提出一种求解 PDE的快速算法。当MOSFET PDE模型用于射频 (RF)电路仿真时 ,系统方程为一个耦合系统 ,包括偏微分方程 (PDE)、常微分方程(ODE)和代数方程 (AE)。采用一套迭代算法来求解该耦合系统。将上述的模型和算法用于一个压控振荡器(VCO)的瞬态特性仿真 ,模拟结果与理论分析相符。     

升压型同步整流功率MOSFET的分析及电路仿真

同步整流技术已成为目前提升开关电源芯片转换效率的有效手段.以采用UMC 0.6μm BiCMOS工艺制造的升压转换器为例,基于功率MOS管工作机理,对不同的负载情况和工作模式分别加以分析和模拟验证,并提出了管子尺寸的合理选择和死区时间的合理设置.为了避免电感电流倒灌,提出了DCM模式下过零检测结构电路.利用HSPICE对相关电路进行了仿真分析,得到了同步整流技术中功率器件的优化结果.     

复合量子点MOSFET结构存储器的电路模拟

本文采用准经典近似的Monte Carlo方法对复合量子点MOSFET结构存储器的等效单电子电路进行了模拟.研究结果表明,由于台阶状的复合隧穿势垒的作用,存储器的存储时间特性可得到极大提高.我们进一步研究了N沟道锗/硅复合量子点MOSFET结构存储器的时间特性,得到其存储时间可长达数年,同时写擦时间可分别为μs和ns量级,从而这种新型的器件结构可以有效解决快速编程和长久存储间的矛盾.     

基于物理并适用于电路仿真的多晶硅薄膜晶体管薄层电荷模型

本文利用薄层电荷理论,建立了一个基于表面势的、物理的多晶硅薄膜晶体管(Polysilicon Thin-Film Transistors,poly-Si TFTs)的电流模型,且该模型适用于电路仿真.推导了 poly-Si TFTs 表面势的近似解法,该求解法非迭代的计算大大地提高了计算效率,且精确度高并得到实验验证.基于物理的迁移率方程考虑了晶界势垒高度,和由于声子散射与表面粗糙散射引起的迁移率退化.基于 Brews 的薄层电荷模型和上述非迭代计算表面势,本电流模型同时考虑了漏致势垒降低(DIBL)效应、kink 效应和沟道长度调制效应.对不同沟长的器件实验数据比较发现,提出的模型在很广的工作电压内与实验数据符合得非常好.同时本模型的所有方程都具有解析形式,电流方程光滑连续,适用于电路仿真器如 SPICE.     

一种低压改进型MOS电荷泵电路的设计

针对使用标准CMOS技术实现的传统电荷泵输出电压较低的不足,文中提出将基本的电荷转移开关进行改进的MOS电荷泵,在泵送增益增加电路的基础上,通过在泵的输出级增加第3个控制信号来提高电荷泵的电压增益,以得到更高的输出电压,将其作为无线传感器的能量收集电路。仿真结果表明,该改进型电荷泵电路适合于低电压设备,并具有较高的泵送增益。其输出电压在同类电荷泵中最高,在1.5 V电源条件下,可高达8.5 V。     

器件与电路参数对SET波形影响仿真研究

利用Sentaurus TCAD仿真软件,建立并校准了MOSFET仿真模型。分析了NMOS器件在重离子轰击下产生的SET波形。结果表明,轰击位置在漏极且入射角呈120°时,器件具有最大的峰值电流。通过建立MIX、TCAD、SPICE三种反相器模型并施加重离子轰击,研究了不同模拟方式下电路响应对SET波形的影响,指出了采用双指数电流源在SPICE电路中模拟的不准确性。采用MIX模型探究了器件结构及电路环境对SET波形的影响。结果表明,LET能量、栅极长度、轨电压和负载电容都会对SET波形脉宽及平台电流大小产生显著影响,说明了建立SET模拟波形时须综合考虑这些因素。     

功率器件热阻的测量研究分析

文章以功率器件M0sFET为例,通过电学测量方法主要研究了器件对于散热能力考量的参数热阻——Rthja和Rthjc,即器件两种不同散热方式的能力。此外还针对在热阻的测试过程中加热信号的不同方式以及周围环境中空气的流速对于热阻测试的影响进行了研究和比较。研究了在同一封装形式中,不同芯片尺寸对于热阻的影响,通过实验得到芯片...     

纳米级MOSFET的模拟

利用从量子波尔兹曼方程简化得到的双量子修正和计入载流子动量的全流体动力学模型,编制了流体动力学半导体器件模拟程序,并对栅长25nm的体硅MOSFET和栅长30nm的FinFET结构进行了模拟.模拟结果表明,改进后的流体动力学模型在工程应用中能够适应模拟纳米级MOSFET的要求,用于纳米级MOSFET的特性研究和优化设计.     

纳米级MOSFET的模拟

利用从量子波尔兹曼方程简化得到的双量子修正和计入载流子动量的全流体动力学模型,编制了流体动力学半导体器件模拟程序,并对栅长25nm的体硅MOSFET和栅长30nm的FinFET结构进行了模拟.模拟结果表明,改进后的流体动力学模型在工程应用中能够适应模拟纳米级MOSFET的要求,用于纳米级MOSFET的特性研究和优化设计.     

A Carrier-Transit-Delay-Based Nonquasi-Static MOSFET Model for Circuit Simulation and Its Application to Harmonic Distortion Analysis

In this paper, a compact model of nonquasi-static (NQS) carrier-transport effects in MOSFETs is reported, which takes into account the carrier-response delay to form the channel. The NQS model, as implemented in the surface-potential-based MOSFET Hiroshima University STARC IGFET model, is verified to predict the correct transient terminal currents and to achieve a stable circuit simulation. Simulation results show that the NQS model can even reduce the circuit simulation time in some cases due to the elimination of unphysical overshoot peaks normally calculated by a QS-model. An average additional computational cost of only 3% is demonstrated for common test circuits. Furthermore, harmonic distortion characteristics are investigated using the developed NQS model. While the distortion characteristics at low drain bias and low switching frequency are determined mainly by carrier mobility, distortion characteristics at high frequency are found to be strongly influenced by channel charging/discharging.