專(zhuān)利名稱(chēng)：一種ldmos的等效電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，尤其涉及一種LDMOS (Laterally Diffused Metal Oxide kmiconductor，橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)的等效電路。
背景技術(shù)：
LDMOS與其他晶體管相比，在關(guān)鍵的器件特性方面，如增益、線(xiàn)性度、開(kāi)關(guān)性能、散熱性能以及減少級(jí)數(shù)等方面優(yōu)勢(shì)明顯，因此，大量應(yīng)用于各種高功率開(kāi)關(guān)電路中。由于LDMOS是一個(gè)固有的器件，本身電學(xué)特性復(fù)雜，因此，在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中使用 LDMOS時(shí)，往往很難對(duì)設(shè)計(jì)得到的電路進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和評(píng)價(jià)。即便通過(guò)仿真對(duì)電路進(jìn)行判斷，由于LDMOS電學(xué)特性復(fù)雜，很難對(duì)設(shè)計(jì)得到的電路進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和評(píng)價(jià)，電路的仿真結(jié)果并不準(zhǔn)確。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中使用LDMOS進(jìn)行開(kāi)關(guān)電路設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)得到的電路難以評(píng)價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種LDMOS的等效電路，能夠在仿真中作為L(zhǎng)DMOS的等效電路，提高包含LDMOS的電路的仿真精度。為此，本發(fā)明實(shí)施例采用如下技術(shù)方案本發(fā)明實(shí)施例提供一種LDMOS等效電路，包括可變電容的第一端連接場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，可變電容的第二端連接場(chǎng)效應(yīng)管的漏極；場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與可變電容第一端的連接點(diǎn)作為L(zhǎng)DMOS等效電路的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與可變電容第二端的連接點(diǎn)連接LDMOS等效電路的漏極，場(chǎng)效應(yīng)管的源極作為L(zhǎng)DMOS 等效電路的源極。其中，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與可變電容第二端的連接點(diǎn)，該連接點(diǎn)與LDMOS等效電路的漏極之間串接電阻。所述電阻的電學(xué)模型為Rd = rdO* (l+pvc*abs (ν (d, d i ) ) ) * (1 +ρ vb * ab s (ν (d , di) ) ) / ((w+wa)*le6)*(l+ptc*dtemp)；其中，rdO表示LDMOS漏極在溫度為27°C下單位寬度電阻；pvc表示LDMOS漏極電阻的漏源電壓系數(shù)；Pvb表示LDMOS漏極電阻的襯偏電壓系數(shù)；wa表示窄溝調(diào)節(jié)參數(shù)；ptc 表示LDMOS漏端電阻溫度系數(shù)；w表示LDMOS的溝道寬度；v(d，di)表示電阻兩端的電壓。還包括LDMOS等效電路的漏極連接第一二極管的陰極，第一二極管的陽(yáng)極接地。場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接第二二極管的陰極，第二二極管的陽(yáng)極連接場(chǎng)效應(yīng)管的源極。所述可變電容的電學(xué)模型為可變電容Cgd= (c0/(pwr((l-(min(0, v(s, d)))/vj), mj)))
其中，cO表示LDMOS等效電路所對(duì)應(yīng)LDMOS的漏極和源極間電壓差為0時(shí)，柵極到漏極單位寬度的交疊電容；vj表示LDMOS的內(nèi)建電勢(shì)；mj表示電容指數(shù)系數(shù)；v(s，d)表示LDMOS的源極和漏極之間的電壓；w表示LDMOS的溝道寬度；pwr是冪指數(shù)函數(shù)。對(duì)于上述技術(shù)方案的技術(shù)效果分析如下可變電容的第一端連接場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，可變電容的第二端連接場(chǎng)效應(yīng)管的漏極；場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與可變電容第一端的連接點(diǎn)作為L(zhǎng)DMOS等效電路的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與可變電容第二端的連接點(diǎn)連接LDMOS等效電路的漏極，場(chǎng)效應(yīng)管的源極作為L(zhǎng)DMOS 等效電路的源極。通過(guò)可變電容表征LDMOS柵極和漏極之間的電容，從而能夠在仿真中作為L(zhǎng)DMOS的等效電路，提高包含LDMOS的電路的仿真精度。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例第一種LDMOS等效電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例第二種LDMOS等效電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例第三種LDMOS等效電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例第四種LDMOS等效電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路仿真結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式開(kāi)關(guān)狀態(tài)中的LDM0S，其開(kāi)關(guān)性能?chē)?yán)重受限于LDMOS的寄生電容。LDMOS工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，主要有三種電容在起作用輸入電容，輸出電容和反向傳輸電容；其中，輸入電容 Ciss = Cgd+Cgs，輸出電容 Coss = Cgd+Cds，反向傳輸電容 Crss = Cgd ；Cgd 表示 LDMOS 的柵極和漏極之間的電容，Cgs表示LDMOS的柵極和源極之間的電容；Cds表示LDMOS的漏極和源極之間的電容。通過(guò)以上三種電容的計(jì)算公式可知，這三種電容都與LDMOS的柵極與漏極之間的電壓Cgd息息相關(guān)，Cgd的準(zhǔn)確性直接決定了 LDMOS開(kāi)關(guān)特性描述的準(zhǔn)確性。 Cgd是LDMOS的柵極和漏極之間的電容，當(dāng)LDMOS的漏極和源極之間的電壓Vds變化時(shí)，Cgd 的有效面積(柵極與漂移區(qū)的交疊面積)改變，LDMOS的柵極與漏極之間的電容Cgd有效值就受影響。對(duì)于高壓LDM0S，漂移區(qū)很長(zhǎng)，柵極和漏極之間的電容Cgd也很大，并隨漏極和源極之間的電壓Vds的變化而改變。但對(duì)于LDMOS (尤其是高壓LDMOQ來(lái)說(shuō)，漏極漂移區(qū)很長(zhǎng)，濃度很淡，漏極反偏電壓大時(shí)，耗盡展寬就大，有效交疊電容就小，因此，不能用一個(gè)定值來(lái)表示柵極到漏極的交疊電容。基于以上分析，本發(fā)明實(shí)施例中在普通場(chǎng)效應(yīng)管的柵極和漏極之間設(shè)置可變電容 Cl，通過(guò)可變電容Cl來(lái)表征LDMOS的柵極和漏極之間的電容Cgd ；通過(guò)普通場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)表征LDMOS的其他電學(xué)特性；從而通過(guò)普通場(chǎng)效應(yīng)管和可變電容構(gòu)建LDMOS的等效電路，在仿真中作為L(zhǎng)DMOS的等效電路，提高包含LDMOS的電路的仿真精度。以下，結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路的實(shí)現(xiàn)。參見(jiàn)圖1，為本發(fā)明實(shí)施例第一種LDMOS等效電路結(jié)構(gòu)示意圖，該LDMOS等效電路包括可變電容Cl的第一端連接場(chǎng)效應(yīng)管MOS的柵極，可變電容Cl的第二端連接場(chǎng)效應(yīng)管MOS的漏極；場(chǎng)效應(yīng)管MOS的柵極與可變電容Cl第一端的連接點(diǎn)作為L(zhǎng)DMOS等效電路的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管MOS的漏極與可變電容Cl第二端的連接點(diǎn)作為L(zhǎng)DMOS等效電路的漏極， 場(chǎng)效應(yīng)管MOS的源極作為L(zhǎng)DMOS等效電路的源極。優(yōu)選地，所述可變電容Cl的電學(xué)模型可以為可變電容Cgd= (c0/(pwr((l-(min(0, v(s, d)))/vj), mj)))其中，cO表示LDMOS等效電路所對(duì)應(yīng)LDMOS的漏極和源極間電壓差為O時(shí)，柵極到漏極單位寬度的交疊電容；vj表示LDMOS的內(nèi)建電勢(shì)；mj表示電容指數(shù)系數(shù)；v(s，d)表示LDMOS的源極和漏極之間的電壓；w表示LDMOS的溝道寬度；pwr表示冪指數(shù)函數(shù)，其中 (l-min(0, v(s, d))/vj)是底數(shù)，mj 是指數(shù)。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中并不限定使用滿(mǎn)足上述電學(xué)模型的可變電容，但是，使用滿(mǎn)足上述電學(xué)模型的可變電容，將可以使得該LDMOS等效電路更為接近LDMOS的電學(xué)特性，能優(yōu)化LDMOS的開(kāi)關(guān)特性，使得本發(fā)明實(shí)施例的LDMOS等效電路更好的仿真LDM0S，或者更好的替代實(shí)際電路中的LDM0S?；谝陨戏治?，圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路中，中在普通場(chǎng)效應(yīng)管的柵極和漏極之間設(shè)置可變電容Cl，通過(guò)可變電容Cl來(lái)表征LDMOS的柵極和漏極之間的電容 Cgd,使得本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路能夠較為精確的實(shí)現(xiàn)LDMOS的電學(xué)特性，從而在對(duì)包含LDMOS的開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行仿真時(shí)，可以作為L(zhǎng)DMOS的等效電路，根據(jù)等效電路中場(chǎng)效應(yīng)管以及可變電容的電學(xué)模型進(jìn)行LDMOS電學(xué)特性的精確仿真，進(jìn)而提高包含LDMOS的電路的仿真精度。另外，由于本發(fā)明實(shí)施例的LDMOS等效電路能夠較為精確的實(shí)現(xiàn)LDMOS的開(kāi)關(guān)特性，因此，在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，能夠代替實(shí)際電路中的LDM0S，實(shí)現(xiàn)LDMOS的功能。參見(jiàn)圖2，為本發(fā)明實(shí)施例的第二種LDMOS等效電路結(jié)構(gòu)示意圖，與圖1所示的 LDMOS等效電路相比，區(qū)別僅在于場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與可變電容第二端的連接點(diǎn)與LDMOS等效電路的漏極之間串接電阻Rd0優(yōu)選地，所述電阻Rd的電學(xué)模型可以為Rd = rdO* (l+pvc*abs (ν (d, d i ) ) ) * (1 +ρ vb * ab s (ν (d , di) ) ) / ((w+wa)*le6)*(l+ptc*dtemp)；其中，rdO表示LDMOS漏極在溫度為27°C下單位寬度電阻；pvc表示LDMOS漏極電阻的漏源電壓系數(shù)；Pvb表示LDMOS漏極電阻的襯偏電壓系數(shù)；wa表示窄溝調(diào)節(jié)參數(shù)；ptc 表示LDMOS漏端電阻溫度系數(shù)；w表示LDMOS的溝道寬度；abs表示絕對(duì)值；v(d，di)表示電阻Rd兩端的電壓；le6表示10的6次冪；dtemp表示27°C的相對(duì)溫度。圖2所示的LDMOS等效電路相對(duì)于圖1所示的LDMOS等效電路，在LDMOS等效電路的漏極增加電阻Rd，用于表示LDMOS的漂移區(qū)電阻，以使得LDMOS等效電路的準(zhǔn)飽和區(qū)特性更為接近實(shí)際LDMOS的準(zhǔn)飽和區(qū)特性，也即使得LDMOS等效電路的電學(xué)特性更為接近實(shí)際的LDMOS。另外，當(dāng)使用LDMOS等效電路作為L(zhǎng)DMOS的等效電路進(jìn)行仿真時(shí)，可以通過(guò)電阻Rd 對(duì)應(yīng)的電學(xué)模型模擬LDMOS準(zhǔn)飽和區(qū)特性，進(jìn)而提高對(duì)于LDMOS或者包含LDMOS的電路的
仿真精度。實(shí)際的LDMOS漏極與襯底之間一般存在寄生二極管，因此，為了使得本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路的電學(xué)特性更為接近實(shí)際的LDM0S，可以在本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路的漏極與地之間反接一個(gè)二極管，以便表示LDMOS漏極與襯底之間的寄生二極管。具體的，在上述本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路的基礎(chǔ)上，LDMOS等效電路的漏極連接一二極管的陰極，而該二極管的陽(yáng)極接地。以圖2所示LDMOS等效電路增加該二極管為例，參見(jiàn)圖3，為本發(fā)明實(shí)施例第三種 LDMOS等效電路結(jié)構(gòu)示意圖，與圖2所示的LDMOS等效電路相比，區(qū)別僅在于LDMOS等效電路的漏極連接第一二極管Dl的陰極，第一二極管Dl的陽(yáng)極接地。圖3所示的本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路，通過(guò)在漏極連接第一二極管Dl，可以通過(guò)第一二極管Dl表示LDMOS中漏極與襯底之間的寄生二極管，從而使得LDMOS等效電路的電學(xué)特性更為接近實(shí)際的LDM0S，實(shí)現(xiàn)LDMOS的功能。另夕卜，與圖3類(lèi)似的，圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路中，也可以在LDMOS 等效電路的漏極連接第一二極管Dl的陰極，第一二極管Dl的陽(yáng)極接地，同樣可以使得圖1 所示LDMOS等效電路的電學(xué)特性更為接近實(shí)際的LDM0S，實(shí)現(xiàn)LDMOS的功能。通過(guò)在本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路的漏極與地之間增加第一二極管，當(dāng)使用本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路進(jìn)行LDMOS或者包含LDMOS的電路的仿真時(shí)，可以通過(guò)第一二極管Dl對(duì)應(yīng)的電學(xué)模型模擬LDMOS漏極與襯底之間的寄生二極管，進(jìn)而提高對(duì)于LDMOS或者包含LDMOS的電路的仿真精度。實(shí)際的LDMOS漏極與源極之間一般也存在寄生二極管，因此，為了使得本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路的電學(xué)特性更為接近實(shí)際的LDM0S，可以在LDMOS等效電路的漏極與源極之間反接一個(gè)二極管，以便表示LDMOS漏極與源極之間的寄生二極管。具體的，在前述本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路的基礎(chǔ)上，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極還連接一二極管的陰極，該二極管的陽(yáng)極連接場(chǎng)效應(yīng)管的源極。以圖3所示的LDMOS等效電路增加該二極管為例，參見(jiàn)圖4，圖4所示的本發(fā)明實(shí)施例第四種LDMOS等效電路與圖3所示LDMOS等效電路的區(qū)別僅在于場(chǎng)效應(yīng)管MOS的漏極連接第二二極管D2的陰極，第二二極管D2的陽(yáng)極連接場(chǎng)效應(yīng)管MOS的源極。圖3所示的本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路，通過(guò)在漏極連接第一二極管Dl，可以通過(guò)第一二極管Dl表示LDMOS中漏極與襯底之間的寄生二極管，從而使得LDMOS等效電路的電學(xué)特性更為接近實(shí)際的LDM0S，實(shí)現(xiàn)LDMOS的功能。另外，與圖3類(lèi)似的，本發(fā)明其他實(shí)施例的LDMOS等效電路中，也可以在場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接第二二極管D2的陰極，第二二極管D2的陽(yáng)極連接場(chǎng)效應(yīng)管的源極，同樣可以使得相應(yīng)LDMOS等效電路的電學(xué)特性更為接近實(shí)際的LDM0S，實(shí)現(xiàn)LDMOS的功能。通過(guò)在LDMOS等效電路的漏極與源極之間增加第二二極管D2，當(dāng)使用LDMOS等效電路進(jìn)行LDMOS或者包含LDMOS的電路的仿真時(shí)，可以通過(guò)第二二極管D2對(duì)應(yīng)的電學(xué)模型模擬LDMOS漏極與源極之間的寄生二極管，進(jìn)而提高對(duì)于LDMOS或者包含LDMOS的電路的仿真精度。以上所示的本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路，由于該LDMOS等效電路的電學(xué)特性與 LDMOS接近，且LDMOS等效電路中僅包括場(chǎng)效應(yīng)管、可變電容、電阻、二極管等普通器件，電學(xué)特性明確，因此，在進(jìn)行包含LDMOS的電路仿真時(shí)，可以將該LDMOS等效電路的電路結(jié)構(gòu)作為L(zhǎng)DMOS的等效電路，通過(guò)LDMOS等效電路中普通器件對(duì)應(yīng)的電學(xué)模型建立LDMOS的電學(xué)模型，進(jìn)行電路仿真，使得仿真結(jié)果更為準(zhǔn)確。而且，其電學(xué)特性非常接近LDM0S，因此，在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，可以使用該LDMOS等效電路代替LDM0S，進(jìn)行電路構(gòu)建；而且，對(duì)于該LDMOS等效電路而言，僅包括場(chǎng)效應(yīng)管、可變電容、電阻、二極管等普通器件，在仿真時(shí)，可以直接根據(jù)上述普通器件對(duì)應(yīng)的電學(xué)模型建立該LDMOS等效電路的電學(xué)模型，從而容易建立LDMOS等效電路的電學(xué)模型，進(jìn)而得到精確的仿真結(jié)果；而且，由于普通器件的電學(xué)特性較為明確，易于判斷，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)該LDMOS等效電路替代實(shí)際的LDM0S，設(shè)計(jì)得到的電路易于評(píng)價(jià)和判斷，且易于建立仿真模型進(jìn)行電路仿真，得到精確的仿真結(jié)果。圖5為本發(fā)明實(shí)施例LDMOS等效電路在溫度為27度時(shí)柵漏電容隨漏源電壓變化的仿真結(jié)果，與實(shí)際測(cè)量值吻合?？梢钥闯?，該LDMOS等效電路能夠體現(xiàn)實(shí)際LDMOS在開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)的電容特性，優(yōu)化LDMOS的開(kāi)關(guān)特性。因此，能夠替代實(shí)際的LDM0S，或者作為L(zhǎng)DMOS 在仿真中的等效電路。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種LDMOS等效電路，其特征在于，包括可變電容的第一端連接場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，可變電容的第二端連接場(chǎng)效應(yīng)管的漏極；場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與可變電容第一端的連接點(diǎn)作為L(zhǎng)DMOS等效電路的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與可變電容第二端的連接點(diǎn)連接LDMOS等效電路的漏極，場(chǎng)效應(yīng)管的源極作為L(zhǎng)DMOS等效電路的源極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LDMOS等效電路，其特征在于，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與可變電容第二端的連接點(diǎn)，該連接點(diǎn)與LDMOS等效電路的漏極之間串接電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LDMOS等效電路，其特征在于，所述電阻的電學(xué)模型為Rd = rdO氺(1+pvc氺abs (ν (d, di)))氺(1 +ρ νb氺abs ( ν (d, d i ) ) ) / ((w+wa)*le6)*(l+ptc*dtemp)；其中，rdO表示LDMOS漏極在溫度為27°C下單位寬度電阻；pvc表示LDMOS漏極電阻的漏源電壓系數(shù)；Pvb表示LDMOS漏極電阻的襯偏電壓系數(shù)；wa表示窄溝調(diào)節(jié)參數(shù)；ptc表示 LDMOS漏端電阻溫度系數(shù)；w表示LDMOS的溝道寬度；v(d，di)表示電阻兩端的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的LDMOS等效電路，其特征在于，還包括LDMOS等效電路的漏極連接第一二極管的陰極，第一二極管的陽(yáng)極接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的LDMOS等效電路，其特征在于，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接第二二極管的陰極，第二二極管的陽(yáng)極連接場(chǎng)效應(yīng)管的源極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的LDMOS等效電路，其特征在于，所述可變電容的電學(xué)模型為可變電容 Cgd = (c0/(pwr((l-(min(0, v(s, d)))/vj)，mj)))*w其中，c0表示LDMOS等效電路所對(duì)應(yīng)LDMOS的漏極和源極間電壓差為0時(shí)，柵極到漏極單位寬度的交疊電容；vj表示LDMOS的內(nèi)建電勢(shì)；mj表示電容指數(shù)系數(shù)；v(s，d)表示LDMOS 的源極和漏極之間的電壓；w表示LDMOS的溝道寬度；pwr是冪指數(shù)函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種LDMOS等效電路，包括可變電容的第一端連接場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，可變電容的第二端連接場(chǎng)效應(yīng)管的漏極；場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與可變電容第一端的連接點(diǎn)作為L(zhǎng)DMOS等效電路的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與可變電容第二端的連接點(diǎn)連接LDMOS等效電路的漏極，場(chǎng)效應(yīng)管的源極作為L(zhǎng)DMOS等效電路的源極。該LDMOS等效電路能夠在仿真中作為L(zhǎng)DMOS的等效電路，提高包含LDMOS的電路的仿真精度。
文檔編號(hào)H03K17/687GK102497185SQ201110421649
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者姜艷, 胡林輝 申請(qǐng)人:上海新進(jìn)半導(dǎo)體制造有限公司