Программно-аппаратный комплекс измерения и идентификации параметров схемотехнических моделей полупроводниковых структур

• Автор: Петров, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.12.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новгород
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 МЕТОДЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛЕЙ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
1.1 Средства САПР электронных схем
1.2 Модели компонентов электронных схем
1.2.1 Модели биполярных транзисторов
1.2.2 Модели МОП транзисторов
1.3 Методы идентификации параметров моделей
1.3.1 Библиотеки моделей микроэлектронных приборов
1.3.2 Общие принципы идентификации параметров моделей по экспериментально измеренным характеристикам
1.3.3 Методы упрощения нелинейных уравнений модели
1.3.4 Методы формирования целевых функций
1.4 Методы оптимизации
1.4.1 Метод сопряженных направлений Пауэлла
1.4.2 Методы Дэвидона-Флетчера-Пауэлла и
Бройдена-Флетчера—Шанно
1.4.3 Метод Левенберга-Маркварта
1.4.4 Оптимизация с ограничениями: метод штрафных функций
1.5 Выводы
2 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЕМОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
2.1 Традиционные методы измерения характеристик на постоянном токе
2.1.1 Метод вольтметра — амперметра
2.1.2 Измерения с помощью характериографа
2.2 Постановка задачи
2.3 Автоматизированный измерительный комплекс
2.3.1 Интерфейсная плата НВЛ
2.3.2 Управляемый источник напряжения
2.3.3 Управляемый источник тока
2.3.4 Измеритель тока
2.3.5 Измеритель напряжения
2.3.6 Цифровое устройство управления
2.4 Проведение измерений
2.4.1 Измерение вольт-амперных характеристик двухполюсников
2.4.2 Измерение статических характеристик транзисторов
2.5 Обработка результатов измерений
2.6 Программное обеспечение для управления измерительным комплексом
2.7 Выводы

3 ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛЕЙ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
3.1 Задача идентификации параметров нелинейной модели
3.2 Идентификация параметров модели диода
3.2Л SPICE-модель диода
3.2.2 Алгоритм идентификации параметров модели диода
3.2.3 Апробация методики
3.3 Идентификация модели биполярного транзистора
3.3.1 SPICE-модель биполярного транзистора
3.3.2 Алгоритм определения параметров модели
биполярного транзистора
3.3.3 Апробация методики
3.4 Идентификация параметров модели МОП-транзистора
3.4.1 SPICE-модель МОП-транзистора первого уровня
3.4.2 Алгоритм идентификации параметров модели
первого уровня
3.5 Выводы
4 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА ПО ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ ТРАНЗИСТОРНОЙ СТРУКТУРЫ
4.1 Моделирование температурных зависимостей сопротивлений резистивных и квазинейтральных слоев
4.2 Основные аналитические зависимости, используемые при расчете температурных коэффициентов
4.2.1 Распределение примесей
4.2.2 Подвижность носителей заряда
4.2.3 Собственная концентрация носителей заряда
4.3 Апробация методики расчета температурных коэффициентов
4.3.1 Тестовые структуры
4.3.2 Измерение и расчет температурных коэффициентов диффузионных слоев
4.4 Расчет параметров модели биполярного транзистора
4.4.1 Время жизни и диффузионная длина
4.4.2 Моделирование эффекта эмиттерного выдавливания
4.4.3 Коэффициент усиления
4.4.4 Ток насыщения, токи перехода к высокому уровню
инжекции и время пролета базы
4.4.5 Параметры областей объемного заряда
4.4.6 Напряжения Эрли
4.4.7 Сопротивления нейтральных областей
4.5 Апробация методики расчета параметров модели биполярного транзистора по электрофизическим характеристикам
4.6 Выводы
5 БАЗА ДАННЫХ МОДЕЛЕЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

5.1 Определение требований к СУБД
5.2 Использование СУБД элементов ЭТ в качестве ядра АРМ схемотехника
5.2.1 Определение требований к АРМ схемотехника
5.2.2 Структура интегрированной САПР
5.3 Разработка БД элементов электронной техники
5.3.1 Структура программы БД
5.3.2 Разработка алгоритма функционирования БД
5.3.3 Программирование БД в среде СУБД FoxPro
5.3.4 Структура данных
5.4 Работа с СУБД элементов электронной техники
5.4.1 Условия выполнения программы
5.4.2 Установка и конфигурирование программы
5.4.3 Запуск и работа с программой
5.4.4 Редактирование БД биполярных транзисторов
5.4.5 Работа с базой данных
5.4.6 Связь с программой САПР РSpice
5.4.7 Работа с проектом пользователя
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приведение целевой функции к данному виду не решает проблему, связанную с возможность возникновения ошибки при вычислении значения функции Дх) за пределами ее области определения. Поэтому, с целью предотвращения попытки вычисления значения целевой функции Дх) в точке, лежащей за пределами допустимой области используется следующий подход:
1) перед вычислением целевой функции производится проверка, из вектора параметров, соответствующего текущей точке х(к), формируется вектор у по следующим правилам: если величина параметра х не выходят за пределы допустимой области, то параметру _у; присваивается значение х;; если величина параметра X; выходит за границу хМм (*махО> то параметру у, присваивается значение хМш; ОмахО;
2) значение исходной целевой функции / вычисляется в точке, соответствующей вектору у, а штрафная функция £2 вычисляется в точке, соответствующей вектору X.
Таким образом, если все текущие параметры находятся в допустимой области, то значение преобразованной целевой функции р совпадает со значением исходной целевой функции. Если хотя бы один параметр выходит за допустимые границы, то значение функции р будет равно сумме значения исходной целевой функции на границе допустимой области и значения штрафной функции в текущей точке.
1.5 Выводы
1. В настоящее время решены основные проблемы, связанных с моделированием электрических цепей: разработаны эффективные алгоритмы формирования и решения систем уравнений, описывающих электронные схемы, созданы точные модели большинства компонентов схем. Слабым звеном в моделировании электронных схем остается моделирование отдельных полупроводниковых элементов в различных режимах работы. Для этого кроме точной модели прибора требуется надежный метод сбора информации, на основании которой строится модель. Эффективное и точное моделирования электронных схем возможно при обеспечении следующих возможностей:
- наличие обширных библиотек моделей;
- создание иерархии моделей, позволяющих выбирать между точностью и скоростью расчета;