3.4.3 Berechnung von Kenngrößen



next up previous contents
Next: 3.4.4 Kennlinien Up: 3.4 Graphische Benutzerschnittstelle zu Previous: 3.4.2 Graphischer Input-Deck-Editor

3.4.3 Berechnung von Kenngrößen

Für die Berechnung der wichtigsten Bauelement-Kenngrößen wurden dezidierte Funktionen und eigene Bedienungspaneele geschaffen. Unter Kenngrößen werden hier alle als einzelner skalarer Zahlenwert dargestellten Eigenschaften des Transistors verstanden, z.B. Threshold-Spannung, Kontaktströme, Steilheit (Transconductance) oder Durchbruchspannung (Drain-Source Breakdown Voltage). Die Aufteilung der Funktionalität des Simulators auf einzelne Bedienungspaneele folgt dem Ansatz, daß der Benutzer MINIMOS zur Lösung einer ganz bestimmten Aufgabe einsetzt. Diese Aufgabe heißt eben beispielsweise ,,Berechne den maximalen Drainstrom`` nicht ,,Verwende den Simulator``.

Dieser anwenderorientierte Zugang soll auf Knopfdruck die lästige Routinearbeit der wiederholten Abfolge von Input-Deck-Erstellung, Simulatoraufruf und Ergebnisselektion automatisch erledigen. Zur Berechnung der Threshold-Spannung beispielsweise wird das Bedienungspaneel in Abb. 3.7 verwendet. Der Name des verwendeten Input-Decks erscheint in der ersten Zeile. Die im Input-Deck gesetzten Kontaktspannungswerte können hier noch modifiziert werden. Als Berechnungsmodus kann zwischen dem in MINIMOS eingebauten und einem anzugebenden Drainstromschwellwert gewählt werden. Der Druck auf den OK-Knopf veranlaßt die Ausführung der oben angeführten Routinearbeit. Vom Ergebnis, der errechneten Threshold-Spannung, wird der Benutzer (bei den heute üblichen Rechenleistungen nach nur wenigen Sekunden) mit einem kleinen Informationsfenster Abb. 3.8 unterrichtet. Analog ist die Verfahrensweise bei der Berechnung anderer Kenngrößen.

  
Abbildung 3.7: Bedienungspaneel zur Berechnung der Threshold-Spannung.

  
Abbildung: Informationsfenster mit dem Ergebnis einer Threshold-Spannungsberechnung.

Dem Anwender wird die Berechnung der Steilheit in der gleichen Weise angeboten, allein die Implementierung ist marginal komplexer. Da MINIMOS die Steilheit nicht direkt berechnet, werden zwei MINIMOS-Läufe zur Berechnung des Drainstroms für unterschiedliche Gate-Source-Spannung abgesetzt. Die Steilheit wird als Differenzenquotient gemäß dargestellt. Die Berechnung der Steilheit ist ein - wenn auch triviales - Beispiel einer der Grundintentionen der VISTA-TCAD-Shell, nämlich durch die Kombination von Simulatorfunktionalität und Shell-Programmierung neue, höherwertige Funktionalität zu schaffen.

Ein anderes Beispiel für diese sogenannte Makroprogrammierung ist die Berechnung des maximalen Substratstroms . Bei konstanter Drain-Source-Spannung wird nach dem Maximum des Substratstroms als Funktion der Gate-Source-Spannung (innerhalb fester Grenzen, zumeist zwischen und Betriebsspannung) gesucht (vgl. auch Abb. 5.16 in Kapitel 5). Diese Aufgabe erfordert neben Simulatorfunktionalität und Shell-Programmierung auch die Einbeziehung eines eindimensionalen Optimierers, der die Gate-Source-Spannung bestimmt, mit der MINIMOS zur Berechnung des Substratstromes aufgerufen wird. Seiner Robustheit und allgemeiner Verwendbarkeit wegen wurde der Algorithmus ,,Goldener Schnitt`` [Vet86] gewählt. Der Benutzer gibt im Bedienungspaneel Abb. 3.9 die Ober- und Untergrenze der Gate-Source-Spannung sowie das Abbruchkriterium (Auflösung in Einheiten der Gate-Source-Spannung) vor und wird wie in den anderen Beispielen mit einem kleinen Informationsfenster Abb. 3.10 vom Ergebnis informiert.

  
Abbildung: Bedienungspaneel zur Berechnung des maximalen Substratstroms bei Variation der Gate-Source-Spannung.

  
Abbildung: Informationsfenster mit dem Ergebnis der Berechnung des maximalen Substratstroms.



next up previous contents
Next: 3.4.4 Kennlinien Up: 3.4 Graphische Benutzerschnittstelle zu Previous: 3.4.2 Graphischer Input-Deck-Editor



Martin Stiftinger
Mon Oct 17 21:16:53 MET 1994