[发明专利]对不同尺寸双极型晶体管进行仿真的方法及仿真模型

说明书

技术领域

本发明涉及晶体管仿真技术，特别涉及一种对不同尺寸双极型晶体管进行仿真的方法及仿真模型。

背景技术

双极晶体管是现代半导体集成电路中经常采用的器件之一，特别在高速模拟集成电路的设计中，该器件有广泛的应用。由于双极晶体管的器件模型精度直接影响到相关集成电路的设计精度，因此集成电路设计者对双极晶体管的器件模型精度要求很高。

SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是器件设计行业应用最为普遍的电路级模拟程序，各软件厂家提供提供了Vspice、Hspice、Pspice等不同版本SPICE软件，这些软件的仿真核心大同小异，都是采用了由美国加州Berkeley大学开发的SPICE模拟算法。目前工业界普遍认可的BJT(双极型晶体管)晶体管SPICE模型为G-P(Gummel Poon，咖码-潘)模型。在BJT晶体管的G-P模型中，有许多描述BJT晶体管物理效应的模型参数，因此，采用G-P模型，电路设计者可利用SPICE软件以及SPICE模拟算法方便地仿真BJT晶体管在正反向工作区域的各种电学特性。

G-P模型中，包括以下参数：

NF：表示晶体管正向工作时的电流发射系数；

NR：表示晶体管反向工作时的电流发射系数；

NE：表示晶体管正向工作时的电流复合系数；

NC：表示晶体管反向工作时的电流复合系数；

VJE：表示晶体管发射极电容的电压系数；

MJE：表示晶体管发射极电容因子；

VJC：表示晶体管集电极电容的电压系数；

MJC：表示晶体管集电极电容因子；

VJS：表示晶体管衬底寄生电容的电压系数；

MJS：表示晶体管衬底寄生电容因子；

IS：表示晶体管的饱和电流；

IKF：表示晶体管大电流注入时的扭曲电流；

ISE：表示晶体管正向工作时的复合电流；

ISC：表示晶体管反向工作时的复合电流；

RE：表示晶体管发射极电阻；

RC：表示晶体管集电极电阻；

BF：正向电流放大系数；

TF：正向渡越时间；

RB：晶体管基区电阻；

CJE：零偏压的发射结电容；

CJC：零偏压的集电结电容；

CJS：零偏压的衬底结电容。

而但现有的GP模型多为单尺寸模型，即一个尺寸的双极型晶体管就需要提取一套模型参数，对每个尺寸的双极晶体管进行仿真时都需要分别输入每个尺寸的双极晶体管的独有的一套模型参数，而每一套模型参数多达二十多个，对不同尺寸双极型晶体管进行仿真时，需要提取不同尺寸双极型晶体管的多套模型参数，建立多个单尺寸模型，非常麻烦，不能满足集成电路设计在仿真灵活度上的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是能灵活的对不同尺寸的双极型晶体管进行仿真。

为解决上述技术问题，本发明的对不同尺寸双极型晶体管进行仿真的方法，其特征在于，包括以下步骤：

一.提取一参考双极型晶体管的第一组G-P模型参数NFr、NRr、NEr、NCr、VJEr、MJEr、VJCr、MJCr、VJSr、MJSr，以及第二组G-P模型参数ISr、IKFr、ISEr、ISCr、REr、RCr；所述参考双极型晶体管的发射极面积为Ar；

二.对与参考双极型晶体管同类的多种发射极尺寸的双极型晶体管进行单尺寸模型参数的提取，得到与参考双极型晶体管同类的多种发射极尺寸的双极型晶体管的第三组G-P模型参数BF、TF、RB、CJE、CJC、CJS的值，所述发射极尺寸由发射极长度Le、发射极宽度We组成；

三.依据第三组G-P模型参数BF、TF、RB、CJE、CJC、CJS尺寸依存性公式