Sentaurus TCAD半导体器件---案例①:传统硅基MOSFET的建模和求解
传统硅基MOSFET的建模和求解方法可以采用BSIM模型。BSIM模型是一种用于模拟MOSFET器件行为的模型,它基于沟道电荷弛豫时间的概念。
在BSIM模型中,MOSFET沟道被建模为一个与偏压有关的RC分布传输线。为了提高模型的精确度,沟道进一步被建模为一个个小的transistor,来模拟沟道是否开启。同时,使用elm等效电路来模拟电路的最低频极点。
此外,对于快速开关电容电路中可能会产生的问题,BSIM模型还引入了NQS(Non-Quasi Static)模型进行补充。NQS模型是一种基于沟道电荷弛豫时间的方法,该方法将MOSFET沟道建模为一个与偏压有关的RC分布传输线,并使用nqsMod=1或0来控制是否使用NQS模型。
在NQS模型中,核心参数有两个:Qdef(t)与τ。Qdef(t)是用来跟踪沟道的电荷量,与平衡时电荷量相比是过剩还是缺少;弛豫时间τ包含两个部分,漂移时间τdrift与扩散时间τdiff。当器件处于强反型阶段时,τdrift起决定作用;而器件处于亚阈值状态时,τdiff起决定作用。两者的关系则是1τ=1τdrift+1τdiff。
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