Stałoprądowy model Shichman’a-Hodges’a tranzystora MOS w programie SPICE cd.

4. UWAGI KOŃCOWE

W pracy zbadano właściwości modelu Shichman’a-Hodges’a [1-3, 5, 7, 8]. Rozpatrywany model charakteryzuje się stosunkowo nieskomplikowaną budową i małą liczbą parametrów, co w istotny sposób wpływa na szybkość obliczeń. Jest również często wykorzystywany przez producentów tranzystorów do konstrukcji makromodeli firmowych [9]. Z drugiej strony model ten posiada szereg mankamentów. Dotyczy to głównie nieuwzględnienia prądu generacyjnego diody podłożowej między podłożem a drenem oraz zjawiska przebicia. Uzyskane z wykorzystaniem tego modelu wyniki symulacji pokazane na rys. 4, 5, 7 odbiegają znacznie od wyników pomiarów, np. zawartych w danych katalogowych tranzystora IRF840 [9]. W pracy [4] zwrócono uwagę na rozbieżności występujące między teoretycznymi zależnościami napięcia progowego w funkcji temperatury podanymi w literaturze [1-3, 7, 8], a charakterystykami uzyskanymi z wykorzystaniem modelu S-H.

Na rys. 8 porównano wyniki obliczeń z wykorzystaniem dobranych eksperymentalnie wartości parametrów IS i RDS (linia ciągła), wyników podanych w karcie katalogowej (punkty wypełnione) oraz wyników pomiarów



tranzystora IRF480 [6] (punkty niewypełnione). Położenie i dane dotyczące punktów reprezentujących pomiary katalogowe są identyczne jak na rys. 7, okręgami naniesiono wyniki pomiarów [6] w temperaturze otoczenia 100 st. C, natomiast trójkątami w 150 st. C.

Jak widać z rys. 8, dokonując prostej korekty podanych przez producenta tranzystora [9] wybranych parametrów modelu: prądu nasycenia IS i rezystancji RDS, uzyskano dużą zgodność obliczonych charakterystyk wyjściowych z charakterystykami zmierzonymi przy uGS=0V w temperaturze otoczenia 150 st. C . Zwiększenie wartości parametru RDS z wartości 2*106 do wartości 1012 zmniejszyło znacznie nachylenie charakterystyk obliczonych, przez co uzyskano bardzo dobrą zgodność charakterystyk obliczonych i zmierzonych [6] w temperaturze Ta=150 st. C.

Zmiana parametru prądu nasycenia IS z wartości 6,5104*10^-9 do wartości 5*10^-12 poprawiła zgodność charakterystyk obliczonych i zmierzonych modelu, ale tylko w zakresie wyższych temperatur otoczenia. Istotne rozbieżności występują w niższych temperaturach, co jest przypuszczalnie spowodowane nieuwzględnieniem prądu generacyjnego.

Autor: Damian BISEWSKI

LITERATURA

[1] ANTOGNETTI P., MASSABRIO G., Semiconductor Device Modeling with SPICE, Mc Graw Hill International, 1993.
[2] IZYDORCZYK J., Komputerowa symulacja układów elektronicznych, Gliwice, Helion, 1993.
[3] PORĘBSKI J., KOROHODA P., SPICE program analizy nieliniowej układów elektronicznych, Warszawa, 1996.
[4] ZARĘBSKI J., SUCHENIA T., Modelowanie tranzystora MOS w programie SPICE, Gdynia, Materiały seminaryjne, KRM Akademia Morska, 2003.
[5] ZARĘBSKI J., BISEWSKI D., Właściwości modelu Shichman’a–Hodges’a tranzystora MOS w programie SPICE, Raport Katedry Radioelektroniki Morskiej Nr NB.12/2003, Gdynia.
[6] ZARĘBSKI J., Charakterystyki statyczne wybranych typów tranzystora MOS mocy-wyniki pomiarów, Raport Katedry Radioelektroniki Morskiej Nr NB.10/2003, Gdynia.
[7] ZIMNY P., KARWOWSKI K., SPICE klucz do elektroniki, Gdańsk, Wydawnictwo PG, 1998.
[8] Reference Manual SPICE Version 8.0, MicroSim Corporation, June 1997.
[9] Strona internetowa http://www.irf.com.