Модели элементов интегральных схем

Модель - это система уравнений, описывающих поведение компонента при включении его в схему. Для понимания модели удобно рассматривать эквивалентую схему компонента и уравнения, описывающие электрические свойства ее элементов.

Взаимодействие элементов описывается уравнениями Кирхгофа и включено в систему автоматически. Уравнения для элементов содержат набор параметров модели.

Параметры модели компонента включают:

1. Электрофизические константы используемых материалов.

2. Геометрические размеры компонента.

3. Электрофизические параметры структуры компонента (концентрации примеси, времена жизни, параметры, определяющие кинетические свойства носителей заряда и т.п.).

4. Параметры, определяющие статические ВАХ.

5. Параметры, определяющие динамические характеристики (емкости, индуктивности).

6. Параметры, определяющие температурные изменения характеристики элемента.

7. Параметры, определяющие шумовые характеристики элемента.

К электрофизическим константам относят: заряд электрона ( Кл), константа Больцмана ( Дж/К), диэлектрическая проницаемость вакуума ( Ф/м), диэлектрическая проницаемость кремния ( ), диэлектрическая проницаемость окисла ( ), и другие.

Значения параметров устанавливаются на основе физических уравнений, описывающих свойства компонента, и экспериментальных данных. Для 3-мерных моделей составить точные аналитические уравнения на строгой физической основе невозможно. Поэтому используются формализованные уравнения, часто не имеющие явного физического смысла. Их параметры устанавливаются для применяемого технологического процесса.

Используемые уравнения являются приближенными, а экспериментальные измерения имеют конечную точность. Поэтому верификация параметров может быть выполнена однозначно только для определенного диапазона электрического состояния компонента.

Число параметров может быть десятки и, даже, сотни. Адекватная верификация всех параметров практически невозможна. Значения параметров, верификацию которых провести не удается, принимаются по умолчанию.

2.1 Модели пассивных компонентов ИМС