Extractia optimala a parametrilor de model

Scopul lucrarii:

Determinarea parametrilor de model ce caracterizeaza dispozitivul electronic prin metoda optimala de extractie, care presupune calculul simultan al parametrilor de model.

Desfasurarea lucrarii:

Se foloseste o medota iterativa de calcul. Deoarece sunt multe calcule si acestea sunt foarte complexe se foloseste un calculator electronic. Programul folosit este EXTRDCE.EXE

Exista doua modele: unul empiric ("Dioda ) si unul analitic ("Dioda2"):

1) Modelul empiric "Dioda

Parametrii de model urmariti sunt:

- - factorul de idealitate;

- curentul de saturatie;

- - rezistenta serie.

2) Modelul analitic "Dioda 2" este realizat pe baza ecuatiei:

Parametrii sunt:

Iodif[mA]- componenta de difuzie a curentului rezidual,

Iogr[mA] - componenta de generare-recombinare a curentului rezidual,

Rs[W] - rezistenta serie.

Din calcule au fost obtinute rezultatele:

I_0dif=0    mA   

I_0gr=3.005 mA

rezulta:

I_0dif+I_0gr I_ogr=3.005 mA

I₀= mA

rezulta:

I_0gr>I₀

3) Modelul "Cap bariera" exprima dependenta capacitatii de bariera a jonctiunii de tensiunea inversa aplicata, V_R, dupa relatia:

Parametrii de model sunt:

Co[pF] - capacitatea in absenta polarizarii,

m - coeficientul ce descrie tipul jonctiunii

f[V] - bariera interna de potential a jonctiunii.

Se obtin urmatoarele valori:

C₀=33.859 pF

M=0.748

f

SMP=4.816*10^-2

4) Model pentru tranzistorul MOS

Regimurile de functionare al acestui tranzistor include regiunea cvasi-liniara, descrisa de ecuatia:

pentu VGS>VT

VDS<VDsat

Precum si regiunea de saturatie:

pentru:

VGS>VT

VDS>VDsat

Parametrii de model sunt:

K[mA/V²],

VT₀[V],

f[V],

g[V^1/2],

l[1/V] - modeleaza dependenta curentului IDS de tensiunea VDS, la saturatie.

Tabelul 2

Se observa ca modificarea parametrului l nu influenteaza decit parametrul K.

Tabelul 3

S-a demonstrat ca absenta limitelor duce la convergenta.

Se mai cunosc:

q=1.6*10^-19 C

W/L=3/4   

m=600 cm²/VS

Din calcule, rezulta:

C_0x=KL/mW=10.55777 nF/cm²

N_B=g C_0x²/2e_tq=3.124084*10¹⁴ cm^-3

5) Modelul pentru tranzistorul bipolar npn

Parametrii de model:

• - curentul de saturatie;
• - amplificarea in curent;
• - modeleaza efectele la nivel mic de injectie;
• - modeleaza efectele la nivel mic de injectie;
• - modeleaza efectele la nivel mare de injectie;
• - tensiunea Early, modeleaza dependeta curentului de tensiunea , in     regim activ normal.

Intrebari:

Care este avantajul folosirii extractiei optimale a parametrilor in cazul diodei semiconductoare fata de metoda secventiala ?

Deoarece in cadrul extractiei optimale parametrii sunt luati prin aproximarea cat mai exacta a caracteristicii curent-tensiune, valorile obtinute sunt mult mai aproape de realitate, diferentele fata de grafic fiind minime (date de suma medie patratica - SMP).

Cum explicati diferentele intre valorile parametrilor si extrasi la punctul si valorile "tipice : 0,7-0,9 V pentru si 0,3-0,5 pentru

Diferentele, foarte mici de altfel sunt date de aproximarile folosite in cadrul metodei de calcul secvential, pentru a avea loc convergenta.

De ce nu se poate conta pe valoarea parametrului obtinuta la punctul ?

Deoarece am observat ca excluderea ei nu influenteaza parametrii de model.

Sunt corecte din punct de vedere fizic valorile parametrilor tranzitorul MOS obtinute la punctul ?

Da, ele au semnificatie fizica, iar in calcul au fost introduse si modelari pentru nivele mari de injectie. Problema este ca aceste valori ale parametrilor ar trebui sa acopere o gama larga de tensiuni (inclusiv regiunea de saturatie), de aceea valorile sunt doar o aproximare.

Ce legatura este intre parametrii , de la punctul , si , de la punctul ?

Amandoi parametrii intervin in expresiile caracteristicilor de transfer, unul pentru tranzistori cu efect de camp iar al doilea pentru tranzistori bipolari.

De ce nu poate fi extras parametrul din setul de date al tranzistorului bipolar ?

Deoarece nu poate fie extrapolat algoritmul de calcul secvential pentru nivele mari de injectie.