13 Modellierung von Halbleiterbauelementen



next up previous contents
Next: 13.1 Modellierung in JANAP Up: Part IV: AnwendungsbeispieleModellbildung Previous: Part IV: AnwendungsbeispieleModellbildung

13 Modellierung von Halbleiterbauelementen

 

Halbleiterbauelemente (Transistoren, Dioden, etc.) sind Bauelemente mit nichtlinearen Eigenschaften die nicht trivial durch die idealen elektrischen Grundbauelemente (Widerstand, Leitwert, Stromquelle, Spannungsquelle, Kapazität, Induktivität) darstellbar sind. Es müssen daher Modelle - basierend auf physikalischen Grundlagen - zur Simulation des Verhaltens der Halbleiterbauelemente eingesetzt werden. Die Leistungsfähigkeit und der Einsatzbereich eines Programms zur Simulation von elektrischen Schaltungen des VLSI-Bereichs hängt essentiell von den verwendeten Modellen und den Möglichkeiten zur Modellierung von neuen Halbleiterbauelementen und Anpassung der eingebauten Modelle ab. Eine Untersuchung zeigt z.B., daß 50% der Rechenzeit bei der Simulation einer MOS-Schaltung mit SPICE2 für die Behandlung der MOS-Modelle aufgewendet werden muß [112].

Über die Modellierung von Halbleiterbauelementen gibt es eine umfangreiche Literatur auf die hier nicht im Detail eingegangen wird. Die wichtigsten Abhandlungen sind:

Bipolar Bauelement:
[122][73]
MOS Transistor:
[150][149][130][108][107][103]

Da für die Bearbeitung der Modelle der Halbleiterbauelemente ein so großer Anteil der Rechenzeit aufgewendet werden muß, ist es von besonderer Bedeutung, daß die Genauigkeit der verwendeten Modelle der Problemstellung, insbesondere der Genauigkeit der Ergebnisse, angepaßt ist. Wenn die Modelle zu ungenau sind, muß man mit falschen Ergebnissen rechnen. Wenn die Modelle zu genau sind (z.B. durch Hinzunahme von Effekten, die sich erst bei einer größeren Genauigkeit auswirken), steigt die Rechenzeit zur Simulation einer Schaltung an, ohne, daß davon ein Nutzen gezogen werden kann.

Eine weitere Überlegung bei der Simulation und der Modellbildung im speziellen ist natürlich auch die Frage, mit welcher Genauigkeit die Parameter der Elemente (Werte der Bauelemente, Parameter für die Modelle) vorliegen. Wenn z.B. die Parameter mit einer Genauigkeit vorliegen, sodaß das Ergebnis der Simulation auf zwei Dezimalstellen genau ist, hat es nicht den geringsten Zweck, wenn man in den Modellen Effekte berücksichtigt, die sich erst in der dritten oder vierten Dezimalstelle auswirken.

Das Thema Modellierung in Zusammenhang mit JANAP wurde in getrennten Arbeiten [141][120][100] ausführlich behandelt. Im folgenden werden daher nur die wichtigsten Prinzipien bei der Modellierung in JANAP und ein Vergleich der Modellierung in Spice2 und JANAP zusammengestellt.





next up previous contents
Next: 13.1 Modellierung in JANAP Up: Part IV: AnwendungsbeispieleModellbildung Previous: Part IV: AnwendungsbeispieleModellbildung



Martin Stiftinger
Fri Jun 9 19:49:39 MET DST 1995