变容二极管漏电电流的建模方法

摘要

本发明提供了一种变容二极管漏电电流的建模方法，包括如下步骤：提取拟合电压系数和尺寸拟合系数，建立正向漏电电流模型；提取宽长拟合系数和趋势拟合系数，建立反向漏电电流模型；拟合不同温度下的模型参数，建立温度模型；反馈验证。本发明针对变容二极管的漏电IV特性曲线进行物理特性与数学方法相结合的拟合，因此模型更为准确。

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种变容二极管漏电电流的建模方法。

背景技术

集成电路设计的成功依赖对器件的准确建模，结合器件测量结果与物理特性提供覆盖全局尺寸并能预测的模型一直是业内不断努力克服的难题。由于器件设计者对器件尺寸的选择无法在建模初期预料，并且建模工程师无法使用无限大的测量和设计代价进行建模，因此模型的可预测性和准确性往往成为需要权衡的两个方面。同时，对于诸多参数的相互影响的特点，建模工程师往往容易出现相同方法论的前提下提取出不同模型的结果，因此一个基于物理效应且具有很好表征能力的模型一直是业界的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种准确的变容二极管漏电电流的建模方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种变容二极管漏电电流的建模方法，包括如下步骤：提取拟合电压系数和尺寸拟合系数，建立正向漏电电流模型；提取宽长拟合系数和趋势拟合系数，建立反向漏电电流模型；拟合不同温度下的模型参数，建立温度模型；反馈验证。

本发明针对变容二极管的漏电IV特性曲线进行物理特性与数学方法相结合的拟合，因此模型更为准确。

附图说明

附图1所示是本发明一具体实施方式所述方法的实施步骤示意图。

附图2所示是本发明一具体实施方式所述方法的变容二极管的正向IV漏电特性曲线的半对数坐标。

附图3所示是本发明一具体实施方式所述方法的变容二极管的反向IV漏电特性曲线的半对数坐标。

附图4所示是本发明一具体实施方式所述方法的不同尺寸不同温度下的变容二极管的IV漏电特性曲线拟合效果。

附图5所示是本发明一具体实施方式所述方法的变容二极管的IV漏电特性曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的的具体实施方式做详细说明。

附图1所示是本具体实施方式所述方法的实施步骤示意图，包括：步骤S21，提取拟合电压系数和尺寸拟合系数，建立正向漏电电流模型；步骤S22，提取宽长拟合系数和趋势拟合系数，建立反向漏电电流模型；步骤S23，拟合不同温度下的模型参数，建立温度模型；步骤S24，反馈验证。

具体的说，参考步骤S21，在半对数坐标下，对正向数据进行线性拟合提取拟合电压系数后再对尺寸拟合系数进行全局优化，建立正向漏电电流模型。正向漏电是多子积累区，取对数坐标之后的图像如附图2所示。附图2是变容二极管的正向IV漏电特性曲线的对数坐标。可以看到正向电流为线性区，基于隧穿电流公式，所以用指数函数进行拟合。

正向电流模型：

I＝cf*weff*leff*exp(gfor_a*v(ng,nds)+gfor_b)

式中：I表示漏电流，v(ng,nds)表示施加在变容二极管两端的电压，gfor_a和gfor_b分别为拟合电压系数；cf为尺寸拟合系数,由于漏电流随器件的不同宽长变化，所以用cf*weff*leff进行拟合。

参考步骤S22，在半对数坐标下，对反向数据先进行线性拟合提取宽长拟合系数然后对趋势拟合系数进行pwr函数拟合，建立反向漏电电流模型。反向漏电为反型区。物理特性比较复杂，随着反向电流的增大，导致积累区逐渐转化为耗尽区，耗尽区的宽度随反向偏压的增大而逐渐展宽，所以在半对数坐标中反应为随反向电流增大而逐渐降低。所以我们同样选择正向中指数拟合方式进行拟合如图3中Line1,后再做耗尽层由偏压带来的变化补偿在图3中用mis表示。附图3是变容二极管的反向IV漏电特性曲线的半对数坐标。

反向电流模型：

I＝(ga*exp(gc0+gc1*exp(weff*cw)+gc2*leff)*v(ng,nds)-

grev_a*pwr(v(ng,nds),weff*grev_b1+grev_b0)

式中：I表示漏电流，v(ng,nds)代表两端反向电压。

(gc0+gc1*exp(weff*cw)+gc2*leff)用来拟合漏电流随不同宽长的变化程度。gc0,gc1,cw,gc2均为宽长拟合系数；

grev_a*pwr(v(ng,nds),weff*grev_b1+grev_b0)用来表示随着反向电流的增大，遂穿能量的补偿趋势。grev_a,grev_b1,grev_b0为趋势拟合系数。

3、温度模型：

温度影响因子:exp((temper-25)*igg_tc1))；exp((temper-25)*igg_tc2))

igg_tc1；igg_tc2用来拟合不同温度下的模型参数。

模型拟合效果如图4所示。附图4是不同尺寸不同温度下的变容二极管的IV漏电特性曲线拟合效果。

参考步骤S24，反馈验证。上述步骤实施结果进行汇总可以得到总公式：

I＝(ga*exp((gc0+gc1*exp(weff*cw)+gc2*leff)*v(ng,nds)-grev_a*pwr(v(ng,nds),weff*grev_b1+grev_b0)*exp((temper-25)*igg_tc1))+cf*weff*leff*exp(gfor_a*v(ng,nds)+gfor_b)*exp((temper-25)*igg_tc2))

根据上述公式得到的曲线如附图5所示。附图5所示是变容二极管的IV漏电特性曲线。将上述曲线的结果与实际的变容二极管漏电测试结果进行验证，并根据验证结果调整参数提取的步骤，使模型更加准确。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。