[发明专利]N型JFET器件的等效电路及仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的设计仿真，特别是指一种N型JFET器件的等效电路，本发明还涉及所述N型JFET器件的仿真方法。

背景技术

JFET(Junction Field Effect Transistor：结型场效应管)是场效应器件中一种常见的器件类型，其剖面结构如图1所示，是在P型衬底上注入形成N阱，在N阱中再注入形成P阱形成的器件，P阱与P型衬底分别是JFET的栅极及背栅，P阱外围相对两端的N阱引出形成JFET的源漏端。N阱和P型衬底以及N阱和P阱形成PN结。其中最常见的是通过工艺注入得到的NP扩散结，通过外加电压的导致PN结耗尽形成电流夹断，由于这类器件具有独特的开关特性，它经常被应用于模拟电路的开关电路、电源电路中。

目前在进行这类器件设计仿真时，各类仿真软件也会提供业界的JFET器件的SPICE模型，但是与常规的MOS器件业界SPICE模型不同，目前的JFET的模型太过于理想化，导致它的应用受到一些限制，例如仿真器中提供的模型只能描述单一一种尺寸的JFET电流，如果版图中JFET的尺寸发生变化，模型就无法应对，无法适应设计出不同尺寸不同电性参数的JFET器件的需要，缺乏灵活性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种N型JFET器件的等效电路，本发明还要解决的技术问题在于提供所述N型JFET器件的仿真方法。

为解决上述问题，本发明所述的N型JFET器件的等效电路，包含：第一、第二电阻，第一、第二、第三、第四电容以及第一、第二电压控制电流源，其连接关系为：

第一电阻的第一端、第一电容的第一端、第二电容的第一端以及两个电压控制电流源的正端连接在一起；

第二电阻的第一端、第三电容的第一端、第四电容的第一端以及两个电压控制电流源的负端连接在一起；

第一电容的第二端与第三电容的第二端连接在一起，作为所述N型JFET器件的栅极；

第二电容的第二端与第四电容的第二端连接在一起，作为所述N型JFET器件的背栅；

第一电阻的第二端作为所述N型JFET器件的源极，第二电阻的第二端作为所述N型JFET器件的漏极。

进一步地，所述第一电阻用于模拟N型JFET器件的源端寄生电阻，所述第二电阻用于模拟N型JFET器件的漏端寄生电阻，第一、第二、第三、第四电容用于模拟寄生电容；第一电压控制电流源用于模拟N阱和P阱之间随外加电压的变化而变化的N阱横向电流，第二电压控制电流源用于模拟N阱和P衬底之间随外加电压的变化而变化的N阱横向电流。

进一步地，所述第一和第四电容是组合用于模拟N阱与P阱之间的寄生电容，且第一和第四电容各为N阱与P阱之间寄生电容的0.5倍；所述第二和第三电容是组合用于模拟N阱与P型衬底之间的寄生电容，且第二和第三电容各为N阱与P衬底之间寄生电容的0.5倍。

为解决上述问题，本发明提供的一种N型JFET器件的仿真方法，包含如下两个步骤：

步骤一，构建N型JFET器件的等效电路；

步骤二，利用构建的等效电路进行仿真。

进一步地，所述步骤一中，N型JFET器件的等效电路包含：

第一、第二电阻，第一、第二、第三、第四电容以及第一、第二电压控制电流源，其连接关系为：

第一电阻的第一端、第一电容的第一端、第二电容的第一端以及两个电压控制电流源的正端连接在一起；

第二电阻的第一端、第三电容的第一端、第四电容的第一端以及两个电压控制电流源的负端连接在一起；

第一电容的第二端与第三电容的第二端连接在一起，作为所述N型JFET器件的栅极；

第二电容的第二端与第四电容的第二端连接在一起，作为所述N型JFET器件的背栅；

第一电阻的第二端作为所述N型JFET器件的源极，第二电阻的第二端作为所述N型JFET器件的漏极。

进一步地，所述第一和第四电容是组合用于模拟N阱与P阱之间的寄生电容，且第一和第四电容各为N阱与P阱之间寄生电容的0.5倍；所述第二和第三电容是组合用于模拟N阱与P型衬底之间的寄生电容，且第二和第三电容各为N阱与P衬底之间寄生电容的0.5倍。

进一步地，仿真时，所述N型JFET器件总沟道电流Ir采用如下公式描述：