ДИАГНОСТИКА НА ДИФЕРЕНЦИАЛНИ ПАРАМЕТРИ НА МОДЕЛИ НА ПОЛЕВИ ТРАНЗИСТОРИ - темата на научна статия за
Цена:
Автори на произведението:
Научно списание:
Година на издаване:
ДИАГНОСТИКА НА ДИФЕРЕНЦИАЛНИ ПАРАМЕТРИ НА МОДЕЛИ НА ПОЛЕВИ ТРАНЗИСТОРИ
РАДИОТЕХНИКА И ЕЛЕКТРОНИКА, 2015, Том 60, № 8, с. 865-872
ФИЗИЧНИ ПРОЦЕСИ В ЕЛЕКТРОННИ УСТРОЙСТВА
Разглежда се възможността за повишаване на точността на моделиране на диференциалните параметри на моделите на полеви транзистори и съответно на честотните характеристики на радиосхемите чрез отделна диагностика на статични и диференциални параметри. Показана е възможността за получаване на симулационна грешка от един и същи ред и за двата типа параметри.
В програмите за анализ на вериги (електронни симулатори) изчисляването на честотните характеристики се извършва на три етапа. На първия етап се анализира DC веригата, за да се определят работните точки на нелинейните елементи на веригата, предимно транзистори. На втория чрез числено диференциране се определят параметрите на елементите на слабосигнални еквивалентни схеми на транзистори - диференциален наклон и изходна проводимост. На третия етап се анализира линеаризираната верига. Основният източник на грешка в резултата е грешката в математическия модел на транзистора, а грешката при определяне на работните точки обикновено е много по-малка от грешката при моделиране на диференциалните параметри. В стандартния случай, когато се използва минимизирането на грешката в апроксимацията на характеристиките на тока и напрежението (CVC) за извличане на параметрите на транзисторните модели, грешката при определяне на диференциалните параметри може да се окаже неприемливо висока. За да се изключи такава ситуация в целевата функция, чието минимизиране позволява да се получат желаните параметри,заедно с текущата симулационна грешка се предлага също да се въведе диференциалната симулационна грешка
диференциални параметри [1]. Такава палиативна мярка (грешката при определяне на работните точки се увеличава в този случай) позволява да се повиши точността на анализа на честотните характеристики.
В тази статия разглеждаме възможността за подобряване на точността на моделиране на честотните характеристики на веригите чрез прецизиране на параметрите на малкия сигнал на транзисторите, без да намаляваме точността на определяне на работните точки. За да направите това, се предлага да се използва фактът, че работните точки и параметрите на малкия сигнал не се определят едновременно, което позволява по принцип или да се използват различни модели устройства на различни етапи, или да се определят параметрите на един и същ модел по различни начини.
1. СТАТИЧНИ МОДЕЛИ НА ПОЛЕВИ ТРАНЗИСТОРИ
В тази работа са използвани три компактни статични модела на полев транзистор (FET), описани по-долу, предназначени за анализ на електронни схеми в симулатори тип 8P1SB. Модел с непрекъсната втора производна
d21/dV15 на границата на плоските и стръмните области на CVC има формата [2]:
където I е токът на източване; VGS е напрежението порта-източник; VDS - напрежение дрейн-източник; VT0 е праговото напрежение; ß е специфичната стръмност; X е коефициентът, отчитащ модулацията на дължината на канала от изтичащото напрежение; VG = VGS - VT0 е ефективното напрежение на затвора, равно на напрежението на прекъсване; VE = VG - ^ 1 + X2Vq - 1 jx - гранично напрежение между стръмни и плоски региони
VAC; c = 1/, a = c + X, b = cdX са формални параметри, определени от условията за непрекъснатост за първите dI/dVDS и вторите d2I/dVBs производни при VDS = VE;
d = (lim dl/3VDs 1 (dl/dV^=vE)
- промяна на изходната проводимост на FET в плоския участък на I–V характеристиката, взета равна на константа,тогава d = 0,25.
Модел (1) има само три параметъра, ß, X и VT0, и стойността на ß може да бъде изразена по отношение на физическите параметри на FET: ß = μC0W/(2L), където μ е мобилността на носителя на заряд в канала, C0 е специфичният капацитет на затворния канал и W и L са ширината и дължината на FET канала, съответно.
В [3] е предложен четирипараметърен модел на PT, непрекъснат с всички производни, който се описва с един аналитичен израз за стръмните и плоските участъци на CVC:
VgVn - Vg - VDs )Vd + V* ln
2 + (Vds - Ve)2 - Vds -
където k е параметър, който отчита намаляването на мобилността на носителите на заряд в надлъжното електрическо поле на канала; Um = y]YY + ¥% + Yye; SW =
2 + Vg - Vns)2 + Vg - v
пет параметъра Honeycomb модел на PT, който позволява да се вземе предвид влиянието както на надлъжните, така и на напречните полета върху мобилността на носителите на заряд:
I = ß(2VG - Vde )VDE
1 + до Vde 1 + ÖVg
където 9 е параметър, който отчита влиянието на напречното поле върху мобилността на носителите на заряд;
Vds -VVo + (Vds - Vs)2 + a/Ve2 + V y/V21 + (Vds - 0.9Vs)2 - + (0.9Vs)2
Yy = y!+2k¥d -1)!k; Ue1 = 10Ue0 е формална константа, използвана за компенсиране на грешката в използвания приблизителен израз за напрежението на насищане Uy. Допълнителна променлива Ush беше въведена единствено за непрекъснатостта на оригиналния регионален модел [4].
Изборът на модели се определя, от една страна, от необходимостта да се получи достатъчно малка грешка на моделите, а от друга страна, от възможността за измерване на параметрите на моделите с гарантирана точност. Най-простият модел на Shichman-on-Hodges, използван за изчисления на оценка в режим на голям сигнал [6], е практически неподходящ за анализ на характеристики на малък сигнал, тъй като използва линейно приближение на I–V характеристиката на работната(навес) площ. Идентифицирането на параметрите на модели с повече от седем или десет параметъра е ограничено от точността на числените методи на нелинейното програмиране [7].
(2) 2. ДИАГНОСТИКА НА ПАРАМЕТРИ НА МОДЕЛА
При диагностициране (извличане) на параметрите на статичния модел на полевия транзистор I(Uel, ) според неговия експериментален CVC, методът на най-малките квадрати допълнително използва целевата функция
V = 0,25 Ve + Ue0; Ue0 = 10 mV е формална константа, която определя дължината на междинния участък на CVC между стръмните и плоските области, която служи за ограничаване на по-високите производни на тока.
В съответствие с класификацията според степента на непрекъснатост на текущите производни, модел (1) принадлежи към C2-непрекъснат, модел (2) към C^-непрекъснат. Препоръчва се използването на модели с пчелна пита за подобряване на точността на анализа на нелинейните изкривявания [4].
Модел (2) отчита зависимостта на подвижността на носителите на заряд в FET канала само от надлъжното електрическо поле. Работата [5] описва
В тази статия се предлага да се подобри точността на анализа на честотната характеристика чрез присвояване на няколко набора от параметри на всеки модел на един и същ елемент. Различни набори от параметри могат да бъдат получени на етапа на идентификация от условието за минимум на съответната целева функция. Основният набор от параметри беше получен от минималното условие на функцията, а допълнителни набори от pa-
ДИАГНОСТИКА НА ДИФЕРЕНЦИАЛНИ ПАРАМЕТРИ
Таблица 1. Резултати от идентификация на PTIZ параметри
Модел Целева функция v, μA / V2 V X, V1 k, V—1 e, V1
(1) R! 20,01 — 2,120 0,2231 — —
R, 20,62 — 2,174 0,1178 — —
RO 16,79 — 2,102 0,3127 — —
(2) P1 22,95 - 2,186 0,05843 0,158 -
P, 22,81 - 2,219 0,04121 0,127 -
RO 21,71 - 2,168 0,047230,133 -
(1) R! 36,33 0,8428 0,04272 — —
Р, 27.54 0.8149 0.2802 — —
Ro 34,64 0,5991 1,128 — —
(3) П! 88,27 1,251 0,04129 0,2237 0,06942
Р, 96.18 1.597 0.04750 0.2293 0.08699
Ro 318,1 1,384 0,02236 0,1865 0,9893
параметри - при минимизиране на следните целеви функции:
b ^ UvBkUvBk) - Sk O,
където и са измерените стойности на транзисторната транскондуктивност и изходната проводимост O, съответстващи на оригиналната таблица
, k = 1, 2, . М, М на тема „Електроника. радиотехника"
Григориев Е. В., Дмитриев А. С., Ефремова Е. В., Кузмин Л. В. — 2007 г
МАХАРИНЕЦ АЛЕКСАНДЪР ВЛАДИМИРОВИЧ, МИЛЕШКО ЛЕОНИД ПЕТРОВИЧ - 2014г.
Бирюков В.Н., Пилипенко А.М. — 2009 г
В. А. Гергел*, Н. М. Горшкова*, Я. С. Губин* и О. А. Сомов — 2006 г