Глава
Extension of Standard SPICE SiGe HBT Models in the Cryogenic Temperature Range
В книге
Компактные модели JFET-транзисторов, используемые в коммерческих версиях SPICE-подобных программ, ориентированы только на стандартный диапазон температур от –60 до +150 °С и не пригодны для расчета электронных схем в диапазоне криогенных температур (ниже –120 °С). В работе представлена Low-T SPICE-модель JFET для расчета схем в расширенном диапазоне температур, в том числе криогенных (от –200 до +110 °С). Модель учитывает изменения ВАХ, обусловленные влиянием сверхнизкой температуры: увеличение напряжения насыщения VDsat, снижение тока отсечки Ip и крутизны BETA, отрицательный наклон LAMBDA выходных ВАХ, увеличение сопротивления сток–исток RD за счет эффекта «вымораживания» и др. С этой целью в модель дополнительно введены зависимости перечисленных параметров от температуры. Разработана процедура экстракции SPICE-параметров Low-T SPICE-модели JFET согласно результатам измерений стандартного набора ВАХ в диапазоне криогенных температур. Погрешность расчета ВАХ не превышает 10–15 % в диапазоне температур от –200 до +110°С.
Рассмотрены принципы работы и электрические характеристики биполярных и МОП-транзисторов интегральных схем, базовых элементов цифровой и аналоговой схемотехники, БМК и ПЛМ, микроконтроллеров и микропроцессоров. Описаны методики выполнения лабораторных, расчетных на ЭВМ, курсовых, самостоятельных и др. работ. Пособие предназначено для бакалавров и магистров различных специальностей, изучающих электронику, микроэлектронику и схемотехнику; отдельные разделы могут быть полезными для аспирантов и инженеров-практиков.
В работе представлены SPICE Low-T модели субмикронных КМОП транзисторов, предназначенные для расчета электронных схем в диапазоне криогенной температуры (до 4 К). Разработана процедура экстракции SPICE-параметров Low-T моделей на основе результатов измерений или TCAD-моделирования стандартного набора ВАХ и ВФХ в криогенном диапазоне температуры.
Новая электро-тепловая подсистема введена в маршрут проектирования ИС фирмы Mentor Graphics. Подсистема включает программу теплового моделирования ИС “Перегрев”, программу-диспетчер “ETh SimCoupler” для управления процессом моделирования и преобразователь топологии “ETh Model Generator”. Описан пример моделирования ИМС мощного интегрального стабилизатор напряжения. Показано хорошее совпадение результатов моделирования с результатами тепловых измерений.
В базовый маршрут проектирования печатных плат компании Mentor Graphics включен этап автоматизированного электротеплового моделирования. Разработана программа-диспетчер TransPower, управляющая итерационным процессом электротеплового расчета, объединяющая в единый цикл программы электрического (Analog Designer) и теплового (BETAsoft) моделирования. В результате резко снижены трудоемкость и время выполнения этапа электротеплового моделирования печатных плат, повышена точность и достоверность расчетов, исключены ошибки, вносимые пользователем.
Автоматический электро-тепловой анализ резализован в последней версии маршрута проектирования печатных плат фирмы Mentor Graphics. Специальная программа AETA разработана и встроена в маршрут проектирования ПП Expedition Enterprise для автоматизации процесса передачи мощности/температуры между подсистемами электрического и теплового моделирования. Кроме того AETA предоставляет пользователю графический интерфейс и возможность использовать разные версии ПО фирмы Mentor Graphics.