專利名稱：金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種參數(shù)萃取系統(tǒng)及方法，尤其是金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取系統(tǒng)及方法。
背景技術：
利用模擬軟件進行電子電路分析時，電路中元件模型的準確性對于模擬結果具有極大的影響力。設計者會通過模擬軟件的結果對電路做相應的評估與改善，若電路中的元件模型準確性不足，便會影響設計者的整體判斷，導致設計的電路有瑕疵，甚至無法正常運作。因此，元件模型的建立扮演了極重要的角色。
目前，在進行金屬氧化物半導體場效應管的電路分析時，為提高模擬的準確性，通常先建立其元件的Pspice(Personal SimulationProgram with Integrated Circuit Emphasis)模型再將它運用至電路中進行模擬分析，Pspice模型通常是通過利用描點或直接輸入元件參數(shù)的方式建立。但是，在這些做法中，并沒考慮元件的溫度效應，只能建立大概雛形的元件模型，因此無法保證元件模型的準確性。

發(fā)明內(nèi)容鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Type Field Effect Transistor)的參數(shù)萃取系統(tǒng)，其可自動將元件的參數(shù)萃取出來，同時也可以計算出元件參數(shù)的溫度系數(shù)。
鑒于以上內(nèi)容，還有必要提供一種金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取方法，其可自動將元件的參數(shù)萃取出來，同時也可以計算出元件參數(shù)的溫度系數(shù)。
本發(fā)明較佳實施例提供一種金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一計算機主機，其中包括多個軟件功能模塊，可以通過接收廠商提供的數(shù)據(jù)，自動進行金屬氧化物半導體場效應管元件參數(shù)的萃??；一顯示屏幕，提供用戶使用界面，可以將用戶的輸入輸出數(shù)據(jù)通過顯示屏幕顯示出來。該計算機主機包括一操作選擇模塊、一數(shù)據(jù)接收模塊、一判斷模塊、一參數(shù)萃取模塊。操作選擇模塊用于供用戶在主視窗中選擇執(zhí)行何種操作，如執(zhí)行直流與交流參數(shù)的萃取、執(zhí)行溫度系數(shù)的萃取及察看電路網(wǎng)絡表的電路模型等。數(shù)據(jù)接收模塊用于接收用戶輸入的廠商提供的數(shù)據(jù)資料。判斷模塊用于判斷接收到的用戶輸入的數(shù)據(jù)是否為有效值。參數(shù)萃取模塊用于根據(jù)以上輸入的數(shù)據(jù)萃取相應的元件參數(shù)。
作為本發(fā)明較佳實施例的進一步改進，該系統(tǒng)還包括一電路網(wǎng)絡表生成模塊及一存儲模塊。電路網(wǎng)絡表生成模塊用于根據(jù)以上萃取出的元件參數(shù)產(chǎn)生電路網(wǎng)絡表。存儲模塊用于存儲上述的電路網(wǎng)絡表以供Pspice模擬軟件使用。
本發(fā)明較佳實施例還提供一種金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取方法，該方法包括下列步驟(A)萃取元件的直流及交流參數(shù)；(B)萃取直流及交流參數(shù)的溫度系數(shù)；(C)接收輸入的環(huán)境溫度值。
作為本發(fā)明較佳實施例的進一步改進，該方法還包括(D)產(chǎn)生電路網(wǎng)絡表；(E)存儲網(wǎng)絡表。
相較于現(xiàn)有技術，所述的金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取系統(tǒng)及方法利用廠商所提供的數(shù)據(jù)資料，實現(xiàn)了元件參數(shù)的自動萃取，減少了運算時間，避免了人工運算產(chǎn)生的錯誤，此外，還可以根據(jù)需要萃取出直流及交流參數(shù)的溫度系數(shù)，從而提高了元件模型的準確性。

圖1是本發(fā)明金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取系統(tǒng)較佳實施例的硬件架構圖。
圖2是本發(fā)明金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取系統(tǒng)較佳實施例中計算機主機的功能模塊圖。
圖3是本發(fā)明金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取方法較佳實施例的流程圖。
圖4是本發(fā)明金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取方法較佳實施例中萃取直流與交流參數(shù)的具體流程圖。
圖5是本發(fā)明金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取方法較佳實施例中萃取直流與交流參數(shù)的溫度系數(shù)的具體流程圖。
具體實施方式針對本發(fā)明涉及的專有術語作如下解釋Vgs柵極-源極電壓(Gate-Source Voltage)Id漏極電流(Drain Current)Kp轉導參數(shù)(Transconduct Parameter)Vt臨界電壓(Threshold Voltage)Rs源極電阻(Drain Ohmic Resistance)Vd順向偏壓(Forward Voltage)Is飽和電流(Saturation Current)Tj接面溫度(Junction Temperature)Rdson漏極-源極導通電阻(Drain-Source on-State Resistance)Rd漏極電阻(Drain Ohmic Resistance)Qgs柵極-源極電荷(Gate-Source Charge)Crss反轉移電容(Reverse Transfer Capacitance)Vds漏極-源極電壓(Drain-Source Voltage)Cgs柵極-源極電容(Gate-Source Capacitance)Cjo零偏壓時的反轉移電容(Crss at Vds＝0V)M梯度系數(shù)(Grading Coefficient)BVDSS崩潰電壓(Breakdown Voltage)Coss輸出電容(Output Capacitance)Dbody寄生二極管(Body Diode)Dbreak崩潰二極管(Breakdown Diode)Dgd柵極-漏極二極管(Gate-Drain Diode)Breakdown崩潰參閱圖1所示，是本發(fā)明金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取系統(tǒng)較佳實施例的硬件架構圖。該系統(tǒng)包括一計算機主機1、一顯示屏幕2、一鍵盤5及一鼠標6。其中，顯示屏幕2、鍵盤5及鼠標6分別與計算機主機1相連。顯示屏幕2可為任意顯示裝置，其提供一用戶使用界面，用戶通過鍵盤5或鼠標6輸入的數(shù)據(jù)可通過顯示屏幕2顯示。
參閱圖2所示，是本發(fā)明金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取系統(tǒng)較佳實施例中計算機主機的功能模塊圖。該計算機主機1包括多個功能模塊一操作選擇模塊11、一數(shù)據(jù)接收模塊12、一判斷模塊13、一參數(shù)萃取模塊14、一電路網(wǎng)絡表生成模塊15及一存儲模塊16。操作選擇模塊11用于供用戶選擇可進行的操作，如執(zhí)行直流與交流參數(shù)的萃取、執(zhí)行溫度系數(shù)的萃取及察看電路網(wǎng)絡表的電路模型等。數(shù)據(jù)接收模塊12用于接收用戶輸入的廠商提供的數(shù)據(jù)。判斷模塊13用于判斷接收的數(shù)據(jù)是否為有效值，即當用戶輸入非數(shù)字的數(shù)據(jù)，如英文字母時，或每組參數(shù)中，每個參數(shù)對應的個數(shù)不符合，如(Vgs，Id)這組參數(shù)，如果Vgs數(shù)值的個數(shù)是6個，而Id數(shù)值的個數(shù)是7個，則會判斷此參數(shù)的輸入無效。參數(shù)萃取模塊14用于根據(jù)以上輸入的數(shù)據(jù)，萃取出相應的元件參數(shù)，即利用一些已存在的電流、電壓、電容等公式，加上廠商提供的資料將參數(shù)計算出來。電路網(wǎng)絡表生成模塊15用于根據(jù)以上萃取出來的參數(shù)生成電路網(wǎng)絡表。存儲模塊16用于存儲上述的電路網(wǎng)絡表以供Pspice模擬軟件使用。
參閱圖3所示，是本發(fā)明金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取方法較佳實施例的流程圖。該方法主要包括步驟操作選擇模塊11選擇執(zhí)行萃取直流與交流參數(shù)(步驟S100)；參數(shù)萃取模塊14將直流與交流參數(shù)萃取完畢后，判斷是否考慮溫度效應(步驟S110；)；若考慮溫度效應，則操作選擇模塊11選擇執(zhí)行萃取直流與交流參數(shù)的溫度系數(shù)(步驟S120)；當參數(shù)萃取模塊14萃取出所有參數(shù)之后，數(shù)據(jù)接收模塊12接收輸入的環(huán)境溫度(步驟S130)；電路網(wǎng)絡表生成模塊15生成電路網(wǎng)絡表(步驟S140)；存儲模塊16存儲上述的電路網(wǎng)絡表以供Pspice模擬軟件使用(步驟S150)，最后結束流程。
在步驟S110中，若不考慮溫度效應，則流程轉至步驟S130。
如圖4所示，是萃取元件的直流及交流參數(shù)的具體流程圖。首先，操作選擇模塊11選擇執(zhí)行直流與交流參數(shù)的萃取(步驟S1000)；數(shù)據(jù)接收模塊12接收輸入的關于(Vgs，Id)數(shù)組的數(shù)據(jù)資料(步驟S1001)；判斷模塊13判斷接收的Vgs與Id是否為有效值(步驟S1002)；若有效，則參數(shù)萃取模塊14萃取出Kp、Vt及Rs值(步驟S1003)；數(shù)據(jù)接收模塊12接收輸入的Kp、Vt、Vgs、Id、Rs及Rdson的數(shù)據(jù)資料(步驟S1004)；判斷模塊13判斷接收的是否為有效值(步驟S1005)；若有效，則參數(shù)萃取模塊14萃取出漏極電阻Rd的值(步驟S1006)；數(shù)據(jù)接收模塊12接收輸入的Vd、Id及BVDSS的數(shù)據(jù)資料(步驟S1007)；判斷模塊13判斷接收的是否為有效值(步驟S1008)；若是，則參數(shù)萃取模塊14萃取出崩潰二極管的寄生電阻Rs的值(步驟S1009)；數(shù)據(jù)接收模塊12接收輸入的Vd、Id、Coss、Crss及Vds的數(shù)據(jù)資料(步驟S1010)；判斷模塊13判斷接收的值是否有效(步驟S1011)；若有效，參數(shù)萃取模塊14萃取出Dbody的Is、Rs、Cjo及M的值(步驟S1012)；數(shù)據(jù)接收模塊12接收輸入的Crss及Vds的數(shù)據(jù)資料(步驟S1013)；判斷模塊13判斷接收的值是否有效(步驟S1014)；若有效，參數(shù)萃取模塊14萃取出Dgd的Cjo及M的值(步驟S1015)；數(shù)據(jù)接收模塊12接收輸入的Qgs及Vgs的數(shù)據(jù)資料(步驟S1016)；判斷模塊13判斷接收的值是否有效(步驟S1017)；若有效，參數(shù)萃取模塊14萃取出Cgs的值(步驟S1018)，結束流程。
上述萃取元件的直流及交流參數(shù)的流程圖中，在判斷接收的值是否為有效值的各步驟中，若判斷模塊13判斷接收的值無效，則需重新輸入該參數(shù)。
如圖5所示，是萃取元件直流及交流參數(shù)的溫度系數(shù)的具體實施流程圖。首先，操作選擇模塊11選擇主視窗的萃取溫度系數(shù)(步驟S1200)；數(shù)據(jù)接收模塊12接收輸入的Vt、Tj以及在不同Tj時Vt的數(shù)據(jù)資料(步驟S1201)；判斷模塊13判斷接收的值是否有效(步驟S1202)；若有效，參數(shù)萃取模塊14萃取出Vt的一階及二階溫度系數(shù)(步驟S1203)；數(shù)據(jù)接收模塊12接收輸入的Id、Kp、Vgs、Vt、Vt的溫度系數(shù)、Rs及Tj的數(shù)據(jù)資料(步驟S1204)；判斷模塊13判斷接收的值是否有效(步驟S1205)；若有效，參數(shù)萃取模塊14萃取出Rs的一階及二階溫度系數(shù)(步驟S1206)；數(shù)據(jù)接收模塊12接收輸入的Rd、在不同Tj時的Rdson、Tj、Kp、Id、Vgs、Vt、Vt溫度系數(shù)、Rs及Rs溫度系數(shù)的數(shù)據(jù)資料(步驟S1207)；判斷模型13判斷接收的值是否有效(步驟S1208)；若有效，參數(shù)萃取模塊14萃取出Rd的一階及二階溫度系數(shù)(步驟S1209)；數(shù)據(jù)接收模塊12接收輸入的BVDSS、Tj及在不同Tj時BVDSS的數(shù)據(jù)資料(步驟S1210)；判斷模塊13判斷接收的值是否有效(步驟S1211)；若有效，則參數(shù)萃取模塊14萃取出BVDSS的一階及二階溫度系數(shù)(步驟S1212)；數(shù)據(jù)接收模塊12接收輸入的Vd、Tj及在不同Tj時Vd的數(shù)據(jù)資料(步驟S1213)；判斷模塊13判斷接收的值是否有效(步驟S1214)；若有效，參數(shù)萃取模塊14萃取出Vd的一階及二階的溫度系數(shù)(步驟S1215)；數(shù)據(jù)接收模塊12接收輸入的Id、Vd、BVDSS、BVDSS的溫度系數(shù)、Tj及崩潰二極管的寄生電阻Rs的數(shù)據(jù)資料(步驟S1216)；判斷模塊13判斷接收的值是否有效(步驟S1217)；若有效，參數(shù)萃取模塊14萃取出崩潰二極管寄生電阻Rs的一階及二階溫度系數(shù)(步驟S1218)；數(shù)據(jù)接收模塊12接收輸入的Id、Is、Vd、Vd的溫度系數(shù)、Tj及Dbody的寄生電阻Rs的數(shù)據(jù)資料(步驟S1219)；判斷模塊13判斷接收的值是否有效(步驟S1220)；若有效，則參數(shù)萃取模塊14萃取出Dbody寄生電阻Rs的一階及二階溫度系數(shù)(步驟S1221)，結束流程。
上述萃取直流及交流參數(shù)的溫度系數(shù)的具體流程圖中，當判斷模塊13判斷接收的值無效時，則需重新輸入該參數(shù)。
權利要求
1.一種金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取系統(tǒng)，其可自動萃取金屬氧化物半導體場效應管的元件參數(shù)，并根據(jù)需要計算出元件的溫度系數(shù)，該系統(tǒng)包括一計算機主機、至少一顯示裝置及輸入裝置，其特征在于，該計算機主機包括一操作選擇模塊，用于選擇所要進行的操作；一數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收用戶輸入的數(shù)值；一判斷模塊，用于判斷接收到的用戶輸入的數(shù)據(jù)是否有效；一參數(shù)萃取模塊，用于根據(jù)以上接收的數(shù)據(jù)進行元件參數(shù)的萃取。
2.如權利要求1所述的金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取系統(tǒng)，其特征在于，該計算機主機還包括一電路網(wǎng)絡表生成模塊，用于根據(jù)以上萃取的元件參數(shù)生成相應的電路網(wǎng)絡表；一存儲模塊，用于存儲生成的電路網(wǎng)絡表。
3.一種金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取方法，其特征在于，該方法包括以下步驟萃取元件的直流及交流參數(shù)；選擇是否考慮溫度效應；若考慮溫度效應，則萃取直流及交流參數(shù)的溫度系數(shù)；接收輸入的環(huán)境溫度。
4.如權利要求3所述的金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取方法，其特征在于，該方法還包括步驟產(chǎn)生電路網(wǎng)絡表；存儲該網(wǎng)絡表。
5.如權利要求3所述的金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取方法，其特征在于，該方法還包括步驟若不需要考慮溫度效應，則直接輸入環(huán)境溫度。
6.如權利要求3所述的金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取方法，其特征在于，所述的萃取元件的直流及交流參數(shù)的步驟包括選擇執(zhí)行萃取直流與交流參數(shù)；接收用戶輸入的柵極-源極電壓值和漏極電流值；萃取出轉導參數(shù)、臨界電壓及源極電阻值；接收輸入的轉導參數(shù)、臨界電壓、柵極-源極電壓、漏極電流、源極電阻及漏極-源極導通電阻的數(shù)據(jù)資料；萃取出漏極電阻值；接收輸入的順向偏壓、漏極電流及崩潰電壓的數(shù)據(jù)資料；萃取出崩潰二極管的寄生電阻值；接收輸入的順向偏壓、漏極電流、輸出電容、反轉移電容及漏極-源極電壓的數(shù)據(jù)資料；萃取出寄生二極管的飽和電流、源極電阻、零偏壓時的反轉移電容及梯度系數(shù)的值；接收輸入的反轉移電容及漏極-源極電壓的數(shù)據(jù)資料；萃取出柵極-漏極二極管的零偏壓時的反轉移電容及梯度系數(shù)的值；接收輸入的柵極-源極電荷及柵極-源極電壓的數(shù)據(jù)資料；萃取出柵極-源極電容值。
7.如權利要求3所述的金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取方法，其特征在于，所述的萃取直流及交流參數(shù)的溫度系數(shù)的步驟包括選擇執(zhí)行萃取溫度系數(shù)；接收輸入的臨界電壓、接面溫度以及在不同接面溫度時的臨界電壓的數(shù)據(jù)資料；萃取出臨界電壓的一階及二階溫度系數(shù)；接收輸入的漏極電流、轉導參數(shù)、柵極-源極電壓、臨界電壓、臨界電壓的溫度系數(shù)、源極電阻及接面溫度的數(shù)據(jù)資料；萃取出源極電阻的一階及二階溫度系數(shù)；接收輸入的漏極電阻、在不同的接面溫度的漏極-源極導通電阻、接面溫度、轉導參數(shù)、漏極電流、柵極-源極電壓、臨界電壓、臨界電壓溫度系數(shù)、源極電阻及源極電阻溫度系數(shù)的數(shù)據(jù)資料；萃取出漏極電阻的一階及二階溫度系數(shù)；接收輸入的崩潰電壓、接面溫度及在不同接面溫度時崩潰電壓的數(shù)據(jù)資料；萃取出崩潰電壓的一階及二階溫度系數(shù)；接收輸入的順向偏壓、接面溫度及在不同接面溫度時順向偏壓的數(shù)據(jù)資料；萃取出順向偏壓的一階及二階的溫度系數(shù)；接收輸入的漏極電流、順向偏壓、崩潰電壓、崩潰電壓的溫度系數(shù)、接面溫度及崩潰二極管的寄生電阻的數(shù)據(jù)資料；萃取出崩潰二極管寄生電阻的一階及二階溫度系數(shù)；接收輸入的漏極電流、飽和電流、順向偏壓、順向偏壓的溫度系數(shù)、接面溫度及寄生二極管寄生電阻的數(shù)據(jù)資料；萃取出寄生二極管寄生電阻的一階及二階溫度系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一計算機主機、至少一顯示裝置及輸入裝置。顯示裝置提供一用戶使用界面，用戶通過輸入裝置輸入的數(shù)據(jù)可通過顯示屏幕顯示。計算機主機包括多個軟件功能模塊，這些模塊可以通過接收廠商提供的數(shù)據(jù)，自動進行元件參數(shù)的萃取，同時可以根據(jù)需要計算出溫度系數(shù)。本發(fā)明還揭露一種金屬氧化物半導體場效應管的參數(shù)萃取方法。通過本發(fā)明，可自動進行MOSFET元件參數(shù)的萃取，同時也可以計算出溫度系數(shù)以提高模擬的準確度。
文檔編號G06F17/50GK1932823SQ20051003732
公開日2007年3月21日 申請日期2005年9月15日 優(yōu)先權日2005年9月15日
發(fā)明者陳俊仁 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司