[發(fā)明專利]一種MOSFET器件本征特性參數(shù)的描述模型及參數(shù)辨識方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011104826.4
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112232008B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳曦;黃億;席磊
• 申請（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 吳思高

1.一種MOSFET器件本征特性參數(shù)的描述模型建模方法，其特征在于：

該模型為對PN結(jié)結(jié)電容基于偏置電壓的分?jǐn)?shù)階模型其中：[K,α]為待辨識參數(shù)；其中：表示比例系數(shù)，RL標(biāo)記表示Riemann-Liouville定義，算子兩端的下標(biāo)V和0為積分的上下限；

MOSFET結(jié)電容在高頻條件下處于耗盡區(qū)時，結(jié)電容容值C公式為：

其中：ε_ox為氧化層介電常數(shù)，ε_s為半導(dǎo)體介電常數(shù)，q為元電荷的電荷量，N_A為摻雜濃度，d氧化層厚度，C₀為氧化層電容，V為偏置電壓；

式(1)簡化為如下形式：

C＝C'*V^-0.5 (2)

根據(jù)冪律函數(shù)與Riemann-Liouville定義分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)的數(shù)學(xué)運(yùn)算關(guān)系，對f(V)＝V的β階導(dǎo)數(shù)得到：

其中：n-1β≤n,且

令；＝ξV,0≤ξ≤1，則式(3)中積分項(xiàng)為：

式(4)代入式(3)得：

由式(2)知，1-β＝-0.5，故β＝1.5，n＝2，結(jié)合式(2)和式(5)得到如下表達(dá)式：

其中：K為一個待定系數(shù)，由式(6)知，MOSFET結(jié)電容的非線性變化理論上能用基于偏置電壓的分?jǐn)?shù)階模型描述；

利用基于結(jié)電容偏置電壓α階的分?jǐn)?shù)階模型，描述結(jié)電容容值C變化，建立下述模型：

2.基于權(quán)利要求1所述描述模型的MOSFET器件本征特性參數(shù)辨識方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)一個型號MOSFET的數(shù)據(jù)手冊，獲得結(jié)電容容值C隨偏置電壓變化的數(shù)據(jù)：

C＝{C(V_i)|i＝1,2,…，N} (8)

C(V_i)表示為提取的第i個電壓對應(yīng)的結(jié)電容容值；

步驟2：根據(jù)分?jǐn)?shù)階模型得到的結(jié)電容隨偏置電壓關(guān)系如下：

步驟3：利用分?jǐn)?shù)階模型C_E與數(shù)據(jù)手冊中對應(yīng)N點(diǎn)數(shù)據(jù)的平均絕對百分比誤差(MeanAbsolute Percentage Error,MAPE)，構(gòu)造參數(shù)辨識方法的目標(biāo)函數(shù)：

步驟4：差分進(jìn)化算法的設(shè)置，選取差分進(jìn)化算法的種群規(guī)模為待辨識參數(shù)個數(shù)的50倍，選取差分進(jìn)化算法變異操作的縮放因子和交叉操作的概率分別為0.5和0.5；同時選取DE/rand-to-best/1的變異策略和二項(xiàng)分布的交叉策略，對目標(biāo)函數(shù)式(10)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，獲得目標(biāo)函數(shù)式(10)最小情況下的一組模型參數(shù)[α,K]。