Schaltungstechnik

6.1 Eigenschaften von Feldeffekttransistoren 375
Abschließend wird ein VHDL-AMS Modell für einen N-Kanal MOSFET vorgestellt.
Darin enthalten sind sämtliche Modellgleichungen für eine dynamische
Analyse. Während bei Bipolartransistoren für eine dynamische Analyse nahezu
ausschließlich das Gummel-Poon Modell verwendet wird, sind bei Feldeffekttransistoren
verschiedene Modellbeschreibungen bekannt, die zur Beschreibung
bestimmter Effekte optimiert sind. Nachstehend ist das zumeist verwendete Modell
für einen N-Kanal MOSFET dargestellt. Die Schwellspannung wird dort mit V th
bezeichnet. Dem Modell liegt das Ersatzschaltbild von Bild 6.1-16 zugrunde mit
Erweiterungen, u.a. um Bahnwiderstände und zusätzliche kapazitive Einflüsse. Die
Parameter (u.a. gamma, phi, uo, theta, vmax, tox) sind die erwähnten Materialbzw.
Prozessparameter mit denen u.a. die Schwellspannung und die Stromergiebigkeit
festgelegt wird.
library IEEE, IEEE_proposed;
use IEEE.math_real.all;
use IEEE_proposed.electrical_systems.all;
use IEEE_proposed.fundamental_constants.all;
entity Mosfet is
generic (
l : real := 100.0e-6; -- channel lenght
w : real := 100.0e-6; -- channel width
tox : real := 1.0e-7; -- oxide thickness
vto : voltage := 1.0; -- zero bias threshold voltage
kp : real := 2.0e-5; -- transconductance parameter
gamma : real := 0.0; -- bulk threshold parameter
phi : voltage := 0.6; -- surface potential
lambda : real := 0.0; -- channel lenght modulation
uo : real := 600.0; -- surface mobility
vmax : voltage := 0.0; -- max. drift velocity of carriers
theta : real := 0.0; -- mobility modulation
rs : resistance := 0.0; -- source ohmic resistance
rd : resistance := 0.0; -- drain ohmic resistance
rg : resistance := 0.0; -- gain ohmic resistance
rb : resistance := 0.0; -- bulk ohmic resistance
rds : resistance := 100.0e12;-- drain source ohmic resistance
cbd : capacitance := 0.0; -- zero cap. bulk-drain-diode
cbs : capacitance := 0.0; -- zero cap. bulk-source-diode
mj : real := 0.5; -- bulk grading coefficient
pb : voltage := 0.8; -- bulk junction potential
n : real := 1.0; -- emission coefficient
cgbo : capacitance := 0.0; -- gate-bulk overlap capacitance
cgdo : capacitance := 0.0; -- gate-drain overlap capacitance
cgso : capacitance := 0.0; -- gate-source overlap capacitance
ldif : real := 0.0; -- diffusion length
ijb : current := 1.0e-14; -- bulk junction saturation current
temp : real := 300.0); -- temperature
port (terminal source, drain, gate, bulk : electrical);
end Mosfet;