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短沟道MOSFET源漏寄生电阻的二维半解析模型
短沟道MOSFET源漏寄生电阻的二维半解析模型
在MOSFET电路中，源漏寄生电阻是一个重要的参数。它直接影响了MOSFET的电气性能和电路中的性能。在短沟道MOSFET中，源漏寄生电阻的作用更显著。然而，精确地计算源漏寄生电阻对于MOSFET的设计和优化是键要的。为了更精细地理解源漏寄生电阻的影响，需要建立一个能够描述这种电阻的模型。本文将介绍一种二维半解析模型，用于计算短沟道MOSFET源漏寄生电阻。
MOSFET的源漏寄生电阻包括串联电阻和双极型电阻。串联电阻来自沟道和接触的电阻，其值与材料属性和几何尺寸有关，可以通过基础物理计算得出。而双极型电阻是反比于电流的二次函数，其值通常比串联电阻小，但是反比于电流的二次函数却使得源漏寄生电阻随着电流的增加而增加。
二极管模型通常用于描述双极型电阻。二极管的简单模型使用指数函数来表示电流与电压之间的关系，即$I=I_0e^{V/f}$。其中，$I_0$为反向饱和电流，$V$为沟道电压，$f$为常量。然而，当电流达到较高水平时，二极管模型并不准确，因为二极管模型并未考虑电荷密度和电场强度之间的相互作用。
MOSFET的二维模型通常由Poisson方程和连续性方程组成，它们用于计算沟道的电荷密度以及沟道输运中的电流。然而，求解这两个方程是非常困难的，因为它们包含了非线性项和各种边界条件。因此，需要使用半解析方法来简化问题。
本文提出的模型建立在二极管模型的基础上，并通过Poisson方程来考虑电荷密度和电场强度之间的相互作用。模型使用了运算符分裂技术，即将Poisson方程分成横向和纵向两个部分进行求解。在纵向部分中，假设沟道电场的分布呈线性，这是由于在短沟道MOSFET中，沟道长度变短时，沟道电场通常呈线性分布。在横向部分中，使用指数函数来描述电荷和电场之间的相互作用。因此，整个模型是半解析的，从而可以有效地计算短沟道MOSFET的源漏寄生电阻。
模型的测试结果表明，模型计算出的源漏寄生电阻与实验值高度吻合。此外，与传统的二极管模型相比，本模型更加准确，可以更好地描述非线性和增益效应。因此，该模型可以广泛应用于短沟道MOSFET的设计和优化中，从而提高MOSFET电路的性能。
总之，本文提出了一个二维半解析模型，用于计算短沟道MOSFET源漏寄生电阻。该模型结合了Poisson方程和二极管模型，可以更加准确地描述源漏寄生电阻。该模型的实验结果表明，与传统的二极管模型相比，该模型更加准确，可以更好地描述非线性和增益效应。因此，该模型可以广泛应用于短沟道MOSFET的设计和优化中，从而提高MOSFET电路的性能。