專利名稱：二極管多種仿真器格式的spice模型建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二極管模型的建模方法領(lǐng)域，尤其是一種二極管多種仿真 器格式的SPICE模型建模方法。
背景技術(shù)：
二極管是半導(dǎo)體集成電路中一種重要的半導(dǎo)體器件，它在集成電路工 藝領(lǐng)域中被廣泛的應(yīng)用。為了預(yù)測(cè)二極管器件在其所處的環(huán)境中的性能和 可靠性，需要對(duì)二極管進(jìn)行仿真。
SPICE (simulation program with integrated circuit emphasis ) 為是由美國(guó)加州大學(xué)伯克莉分校于1972年開發(fā)的電路仿真程序。隨后，版 本不斷更新，功能不斷增強(qiáng)和完善。1988年SPICE被定為美國(guó)國(guó)家工業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)。它可以對(duì)眾多元器件進(jìn)行仿真分析。在提取二極管SPICE模型的過(guò)程 中， 一般需提取適用于不同仿真器格式的模型。
目前工業(yè)界普遍采用的兩種仿真器格式為HSPICE和SPECTRE。這兩種 仿真器在二極管模型的等效電路、計(jì)算公式、仿真處理等方面都存在很大 的差異。
在HSPICE仿真器二極管SPICE模型中，只有IK 一個(gè)模型參數(shù)可用來(lái) 擬合大電流注入?yún)^(qū)域扭曲電流的特性。就HSPICE仿真器而言，其二極管 SPICE模型在擬合大電流注入?yún)^(qū)域扭曲電流特性時(shí)，擬合能力有較大的局限 性。在SPECTRE仿真器二極管SPICE模型中，有IK和IKP兩個(gè)模型參數(shù)分 別描述面積型和周長(zhǎng)型二極管在大電流注入?yún)^(qū)域扭曲電流的特性。這個(gè)特
點(diǎn)提高了 SPECTRE仿真器的二極管SPICE模型的擬合能力。
通常建模工程師普遍采取對(duì)同一種二極管分別獨(dú)立地進(jìn)行HSPICE和 SPECTRE兩種仿真器格式的模型參數(shù)的提取。采用現(xiàn)有的這種二極管多種仿 真器格式的SPICE模型建模方法，盡管最終對(duì)兩種仿真器格式的模型參數(shù) 都能分別得到較好的模型仿真和測(cè)試結(jié)果之間的擬合性，但是卻破壞了同 一種二極管HSPICE仿真器格式的模型參數(shù)和SPECTRE仿真器格式的模型參 數(shù)的兼容性。同時(shí)，二極管的建模效率也受到較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種二極管多種仿真器格式的 SPICE模型建模方法，能夠提高不同仿真器格式的二極管模型的建模效率， 保證不同仿真器格式的二極管模型參數(shù)之間的兼容性。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明二極管多種仿真器格式的SPICE模型建 模方法所采用的技術(shù)方案是，第一步，對(duì)需要建模的二極管進(jìn)行HSPICE仿 真器格式的二極管模型參數(shù)提取，在二極管小電流注入?yún)^(qū)域提取二極管面 積部分的飽和電流參數(shù)JS、 二極管周長(zhǎng)部分的飽和電流參數(shù)JSW和二極管 的電流復(fù)合系數(shù)N，在二極管大電流注入?yún)^(qū)域提取二極管大電流注入時(shí)發(fā)生 電流扭曲的模型參數(shù)IK、以及二極管的串聯(lián)電阻RS，在二極管反向電流工 作區(qū)域，提取二極管的擊穿電壓VB和二極管的擊穿電流IBV。第二步，將 HSPICE仿真器格式的重要參數(shù)二極管面積部分的飽和電流參數(shù)JS、 二極 管周長(zhǎng)部分的飽和電流參數(shù)JSW、 二極管大電流注入時(shí)發(fā)生電流扭曲的模型
參數(shù)IK、 二極管的擊穿電壓VB、 二極管的擊穿電流IBV、 二極管的電流復(fù) 合系數(shù)N、 二極管的串聯(lián)電阻RS直接轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的SPECTRE仿真器格式的 二極管模型參數(shù)，進(jìn)行SPECTRE仿真器格式的非大電流注入?yún)^(qū)域的二極管 模型參數(shù)提取。第三步，在第二步中提取的SPECTRE仿真格式二極管模型 參數(shù)基礎(chǔ)上增加二極管周長(zhǎng)部分在大電流注入時(shí)發(fā)生電流扭曲的模型參數(shù) IKP作為模型參數(shù)，進(jìn)行SPECTRE仿真器格式的大電流注入?yún)^(qū)域的二極管模 型參數(shù)提取。第四步，優(yōu)化IKP的數(shù)值。
本發(fā)明中二極管多種仿真器格式的SPICE模型建模方法，在得到二極 管HSPICE仿真器格式的模型參數(shù)后，增加SPECTRE仿真器所特殊設(shè)置的模 型參數(shù)，即二極管周長(zhǎng)部分在大電流注入時(shí)發(fā)生電流扭曲的模型參數(shù)IKP， 而其他所有的模型參數(shù)都照搬對(duì)應(yīng)的HSPICE仿真器格式的二極管模型參 數(shù)。本發(fā)明可以在短時(shí)間內(nèi)得到具有較好的仿真結(jié)果與測(cè)試數(shù)據(jù)擬合性的 SPECTRE仿真器格式的二極管SPICE模型。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明
圖l為本發(fā)明流程示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的二極管多種仿真器格式的SPICE模型建模方法 包括以下步驟第一步，對(duì)需要建模的二極管進(jìn)行HSPICE仿真器格式的二 極管模型參數(shù)提取。并且該HSPICE仿真器格式的二極管模型參數(shù)提取可以
分兩步進(jìn)行首先，在二極管小電流注入?yún)^(qū)域提取二極管面積部分的飽和 電流參數(shù)JS、 二極管周長(zhǎng)部分的飽和電流參數(shù)JSW以及二極管的電流復(fù)合 系數(shù)N。其次，在二極管大電流注入?yún)^(qū)域提取二極管大電流注入時(shí)發(fā)生電流 扭曲的模型參數(shù)IK、以及二極管的串聯(lián)電阻RS。然后，在二極管反向電流 工作區(qū)域，提取二極管的擊穿電壓VB和二極管的擊穿電流IBV。
第二步，將第一步中提取的HSPICE仿真器格式的重要參數(shù)，包括二 極管面積部分的飽和電流參數(shù)JS、 二極管周長(zhǎng)部分的飽和電流參數(shù)JSW、 二極管大電流注入時(shí)發(fā)生電流扭曲的模型參數(shù)IK、 二極管的擊穿電壓VB、 二極管的擊穿電流IBV、 二極管的電流復(fù)合系數(shù)N、 二極管的串聯(lián)電阻RS 直接轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的SPECTRE仿真器格式的二極管模型參數(shù)，進(jìn)行SPECTRE 仿真器格式的非大電流注入?yún)^(qū)域的二極管模型參數(shù)提取。
第三步，在第二步中提取的SPECTRE仿真格式二極管模型參數(shù)基礎(chǔ)上 增加二極管周長(zhǎng)部分在大電流注入時(shí)發(fā)生電流扭曲的模型參數(shù)IKP作為模 型參數(shù)，進(jìn)行SPECTRE仿真器格式的大電流注入?yún)^(qū)域的二極管模型參數(shù)提 取。
第四步，優(yōu)化IKP的數(shù)值。在進(jìn)行優(yōu)化IKP的數(shù)值步驟時(shí)，可以包括 以下幾個(gè)步驟首先，設(shè)定IKP的初值在0.01至ljlOO之間，IKP的較好初 值為0.5;其次，進(jìn)行曲線擬合，并將曲線擬合的數(shù)據(jù)范圍縮小在二極管大 電流注入?yún)^(qū)域；最后，從初值出發(fā)，不斷調(diào)整IKP的數(shù)值，直到仿真結(jié)果
與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)完全吻合。
如圖2所示，本發(fā)明的二極管多種仿真器格式的SPICE模型建模方法另一個(gè)具體實(shí)施例包括以下步驟
第一步，對(duì)需要建模的二極管進(jìn)行HSPICE仿真器格式的二極管模型參
數(shù)提取。首先，在二極管小電流注入?yún)^(qū)域提取二極管面積部分的飽和電流
參數(shù)JS、 二極管周長(zhǎng)部分的飽和電流參數(shù)JSW以及二極管的電流復(fù)合系數(shù) N。其次，在二極管大電流注入?yún)^(qū)域提取二極管大電流注入時(shí)發(fā)生電流扭曲 的模型參數(shù)IK、以及二極管的串聯(lián)電阻RS。然后，在二極管反向電流工作 區(qū)域，提取二極管的擊穿電壓VB和二極管的擊穿電流IBV。
第二步，將第一步中提取的HSPICE仿真器格式的重要參數(shù)，包括二 極管面積部分的飽和電流參數(shù)JS、 二極管周長(zhǎng)部分的飽和電流參數(shù)JSW、 二極管大電流注入時(shí)發(fā)生電流扭曲的模型參數(shù)IK、 二極管的擊穿電壓VB、 二極管的擊穿電流IBV、 二極管的電流復(fù)合系數(shù)N、 二極管的串聯(lián)電阻RS 直接轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的SPECTRE仿真器格式的二極管模型參數(shù)，進(jìn)行SPECTRE 仿真器格式的非大電流注入?yún)^(qū)域的二極管模型參數(shù)提取。
第三步，在第二步中提取的SPECTRE仿真格式二極管模型參數(shù)基礎(chǔ)上 增加二極管周長(zhǎng)部分在大電流注入時(shí)發(fā)生電流扭曲的模型參數(shù)IKP作為模 型參數(shù)，進(jìn)行SPECTRE仿真器格式的大電流注入?yún)^(qū)域的二極管模型參數(shù)提 取。
第四步，在第三步中得到的二極管模型參數(shù)基礎(chǔ)上增加二極管最大的 工作電流IMELT和保證仿真精度的最大允許電流IMAX模型參數(shù)，進(jìn)行 SPECTRE仿真器格式的大電流注入?yún)^(qū)域的二極管模型參數(shù)提取。并且，設(shè)置 IMELT模型參數(shù)的值為le30，設(shè)置IMAX模型參數(shù)的值為le30。
第五步，優(yōu)化IKP的數(shù)值，直到仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)完全吻合。 本發(fā)明二極管多種仿真器格式的SPICE模型建模方法，在得到HSPICE 仿真器格式的模型參數(shù)后，在大電流注入?yún)^(qū)域增加SPECTRE仿真器所特殊 設(shè)置的模型參數(shù)IKP，并優(yōu)化這一新增的模型參數(shù)IKP，不必對(duì)同一種二極 管分別獨(dú)立地進(jìn)行HSPICE和SPECTRE兩種仿真器格式的模型參數(shù)的提取， 在短時(shí)間內(nèi)即可以得到具有較好的仿真結(jié)果與測(cè)試數(shù)據(jù)擬合性的SPECTRE 仿真器格式的二極管SPICE模型。
權(quán)利要求
1、一種二極管多種仿真器格式的SPICE模型建模方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，對(duì)需要建模的二極管進(jìn)行HSPICE仿真器格式的二極管模型參數(shù)提取，在二極管小電流注入?yún)^(qū)域提取二極管面積部分的飽和電流參數(shù)JS、二極管周長(zhǎng)部分的飽和電流參數(shù)JSW和二極管的電流復(fù)合系數(shù)N，在二極管大電流注入?yún)^(qū)域提取二極管大電流注入時(shí)發(fā)生電流扭曲的模型參數(shù)IK、以及二極管的串聯(lián)電阻RS，在二極管反向電流工作區(qū)域，提取二極管的擊穿電壓VB和二極管的擊穿電流IBV；第二步，將HSPICE仿真器格式的重要參數(shù)二極管面積部分的飽和電流參數(shù)JS、二極管周長(zhǎng)部分的飽和電流參數(shù)JSW、二極管大電流注入時(shí)發(fā)生電流扭曲的模型參數(shù)IK、二極管的擊穿電壓VB、二極管的擊穿電流IBV、二極管的電流復(fù)合系數(shù)N、二極管的串聯(lián)電阻RS直接轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的SPECTRE仿真器格式的二極管模型參數(shù)，進(jìn)行SPECTRE仿真器格式的非大電流注入?yún)^(qū)域的二極管模型參數(shù)提??；第三步，在第二步中提取的SPECTRE仿真格式二極管模型參數(shù)基礎(chǔ)上增加二極管周長(zhǎng)部分在大電流注入時(shí)發(fā)生電流扭曲的模型參數(shù)IKP作為模型參數(shù)，進(jìn)行SPECTRE仿真器格式的大電流注入?yún)^(qū)域的二極管模型參數(shù)提??；第四步，優(yōu)化IKP的數(shù)值。
2、 如權(quán)利要求1所述的二極管多種仿真器格式的SPICE模型建模方法， 其特征在于，所述第四步包括以下幾個(gè)步驟a，設(shè)定IKP的初值在0.01至lJ100之間；b，進(jìn)行曲線擬合，并將曲線擬合的數(shù)據(jù)范圍縮小在二極管大電流注入 區(qū)域；c，從初值出發(fā)，不斷調(diào)整IKP的數(shù)值，直到仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)完全 吻合。
3、 如權(quán)利要求2所述的二極管多種仿真器格式的SPICE模型建模方法， 其特征在于，步驟a中確定的IKP的初值為0.5。
4、 如權(quán)利要求1所述的二極管多種仿真器格式的SPICE模型建模方法， 其特征在于，在所述的第三步后增加一步，在第三步中得到的二極管模型 參數(shù)基礎(chǔ)上增加二極管最大的工作電流IMELT和保證仿真精度的最大允許 電流IMAX模型參數(shù)，進(jìn)行SPECTRE仿真器格式的大電流注入?yún)^(qū)域的二極管 模型參數(shù)提取。
5、 如權(quán)利要求4所述的二極管多種仿真器格式的SPICE模型建模方法， 其特征在于，設(shè)置二極管最大的工作電流IMELT模型參數(shù)的值為le30，設(shè) 置保證仿真精度的最大允許電流IMAX模型參數(shù)的值為le30。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二極管多種仿真器格式的SPICE模型建模方法，包括的步驟為進(jìn)行HSPICE仿真器格式的二極管模型參數(shù)提??；將HSPICE仿真器格式的重要參數(shù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的SPECTRE仿真器格式的二極管模型參數(shù)，進(jìn)行SPECTRE仿真器格式的非大電流注入?yún)^(qū)域的二極管模型參數(shù)提取；增加二極管周長(zhǎng)部分在大電流注入時(shí)發(fā)生電流扭曲的模型參數(shù)IKP作為模型參數(shù)，進(jìn)行SPECTRE仿真器格式的大電流注入?yún)^(qū)域的二極管模型參數(shù)提??；優(yōu)化IKP的數(shù)值。本發(fā)明可在短時(shí)間內(nèi)得到具有較好的仿真結(jié)果與測(cè)試數(shù)據(jù)擬合性的二極管SPICE模型。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101201851SQ20061011955
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月13日
發(fā)明者周天舒 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司