MOSFET 模型参数的提取 计算机辅助电路分析（CAA）在 LSI 和 VLSI 设计中已成为必不可少的手段。为了优化电路，提高性能，希望 CAA 的结果尽量与实际电路相接近。因此，程序采用的模型要精确。SPICE-II 是目前国内外最为流行的电路分析程序，它的 MOSFET 模型虽然尚不完善，但已有分级的 MOS 1 到 3 三种具一定精度且较实用的模型。确定模型后，提取模型参数十分重要，它和器件工艺及尺寸密切相关。尽管多数模型是以器件物理为依据的，但按其物理意义给出的模型参数往往不能精确的反映器件的电学性能。因此，必须从实验数据中提取模型参数。提取过程也就是理论模型与实际器件特性之间用参数来加以拟合的过程。可见，实测与优化程序结合使用应该是提取模型参数最为有效的方法。 MOS FET 模型参数提取也是综合性较强的实验，其目的和要求是： 1、熟悉 SPICE-II 程序中 MOS 模型及其模型参数； 2、掌握实验提取 MOS 模型参数的方法； 3、学习使用优化程序提取模型参数的方法。 一、实验原理 1、 SPICE-II 程序 MOS FET 模型及其参数提取 程序含三种 MOS 模型，总共模型参数 42 个（表 1）。由标记 LEVEL 指明选用级别。一级模型即常用的平方律特性描述的 Shichman-Hodges 模型，考虑了衬垫调制效率和沟道长度调制效应。二级模型考虑了短沟、窄沟对阈电压的影响，迁移率随表面电场的变化，载流子极限速度引起的电流饱和和调制以及弱反型电流等二级效应，给出了完整的漏电流表达式。三级模型是半经验模型，采用一些经验参数来描述类似于MOS2 的二级效应。 MOS 管沟道长度较短时，需用二级模型。理论上，小于 8um 时，应有短沟等效应。实际上 5um 以下才需要二级模型。当短至 2um 以下，二级效应复杂到难以解析表达时，启用三级模型。MOS 模型参数的提取一般需要计算机辅助才能进行。有两种实用方法，一是利用管子各工作区的特点，分段线性拟合提取；二是直接拟合输出特性的优化提取。其中，直流参数的优化提取尚有不足之处：优化所获仅是拟合所需的特定参数，物理意义不确，难以反馈指导工艺和结构的设计；只适合当前模型，模型稍做改动，要重新提取，不利于分段模型；对初值和权重的选取要求很高。 2、模型公式 N 沟 MOSFET 瞬态模型如图 1 所示。当将图中二极管和漏电流倒向，即为 P 沟模型。若去掉其中电容即变为直流模型。 （1） 一般模型（MOS1 模型） 漏电流表达式分正向工...
