集成PMOS管变容特性分析与仿真建模

作者：时间：2011-07-25 来源：网络收藏

2．2PMOS 管变容特性仿真
2．2．1 变容管准静态特性的Hspice仿真
为获得式(5)中所需的基本参数，且便于和理论分析的特性曲线作对比，选取Charted 0．35μm工艺库，用Hspiee对PMOS管连接的变容器与以固定电容器相串联，离散加入一系列静态偏压，根据分压逐一地得到PMOS变容器的容值和对应的偏压。仿真时，PMOS管尺寸取L=1μ，W=7．1μm，得到逐点仿真的准静态拟合曲线如图4所示。

本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/178822.htm

这个曲线的走势与理论分析的变化趋势一致。
2．2．2 变容管高频特性的Matlab仿真
取L=1μm，分别对W=7．1μm，W=4．3 μm两种情形用Matlab仿真。其他参数为：εs=11.7×8．854×10-12F／m，γ=1／2，VFB=-1．95V，Na=5×1021m-3，ni=1.5×1014m-3，tox=7.46×10-9m，绝对温度T为300K，VT=-0.8427V，e为基本电荷的电量；εox=3.9×8.854×10-12 F／m。仿真得到的PMOS变容器高频特性VBG—CV曲线如图5所示。可见，不同尺寸的PMOS变容管，其最大、最小电容有别，随WL的增大二者均有所增大，相当于极板正对面积增大。这就是设计中确定变容范围的依据。
2．2．3 变容特性仿真结果的对比
为了说明所建模型的正确性，将尺寸为L=1 μm，W=7．1μm的PMOS管用HSpice仿真的准静态变容特性曲线与用Matlab分别仿真L=1μm时W=
7．1μm，W=4．3 μm的高频变容特性曲线放在同一VBG—CV坐标上比较，如图6所示。

可见，PMOS变容特性在准静态与高频特性分离以前曲线吻合得很好。由于HSpiee仿真与具体工艺参数相结合，可以认为仿真曲线为实际准静态特性，而用Matlab对高频模型仿真所得到的高频变容特性曲线为模型曲线。并且二者共同完成了对PMOS电容器连接的变容特性描述，其结果和分析结果与图2一致。

3 结语
本文对PMOS用作变容管时的特性进行了研究，用HSpice对准静态特性进行仿真描绘，从而确定了一些关键点。在此基础上，建立了高频变容特性的简化模型，用Matlab对模型进行了仿真，并与HSpice得到的准静态结果局部比对、与理论分析总体比对均说明了结果的正确性。
该模型补充了与CMOS工艺兼容的变容管设计时在高频情况下的仿真问题；它能够描述管子压控变容显著区段的变化规律。此模型算法可以嵌入到仿真工具里，较为准确地反映控制电压信号的频率在10 kHz以上变容管特性；针对不同的CMOS工艺，修改变容指数即可，因而，此模型有普遍的适用性和较强的移植性。