专利名称：一种ldmos的等效电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电路领域，尤其涉及一种LDMOS (Laterally Diffused Metal Oxide kmiconductor，横向扩散金属氧化物半导体)的等效电路。
背景技术：
LDMOS与其他晶体管相比，在关键的器件特性方面，如增益、线性度、开关性能、散热性能以及减少级数等方面优势明显，因此，大量应用于各种高功率开关电路中。由于LDMOS是一个固有的器件，本身电学特性复杂，因此，在电路设计过程中使用 LDMOS时，往往很难对设计得到的电路进行准确的判断和评价。即便通过仿真对电路进行判断，由于LDMOS电学特性复杂，很难对设计得到的电路进行准确的判断和评价，电路的仿真结果并不准确。因此，在现有技术中使用LDMOS进行开关电路设计时，设计得到的电路难以评价。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，提供一种LDMOS的等效电路，能够在仿真中作为LDMOS的等效电路，提高包含LDMOS的电路的仿真精度。为此，本发明实施例采用如下技术方案本发明实施例提供一种LDMOS等效电路，包括可变电容的第一端连接场效应管的栅极，可变电容的第二端连接场效应管的漏极；场效应管的栅极与可变电容第一端的连接点作为LDMOS等效电路的栅极，场效应管的漏极与可变电容第二端的连接点连接LDMOS等效电路的漏极，场效应管的源极作为LDMOS 等效电路的源极。其中，场效应管的漏极与可变电容第二端的连接点，该连接点与LDMOS等效电路的漏极之间串接电阻。所述电阻的电学模型为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漏极在温度为27°C下单位宽度电阻；pvc表示LDMOS漏极电阻的漏源电压系数；Pvb表示LDMOS漏极电阻的衬偏电压系数；wa表示窄沟调节参数；ptc 表示LDMOS漏端电阻温度系数；w表示LDMOS的沟道宽度；v(d，di)表示电阻两端的电压。还包括LDMOS等效电路的漏极连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极接地。场效应管的漏极连接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极连接场效应管的源极。所述可变电容的电学模型为可变电容Cgd= (c0/(pwr((l-(min(0, v(s, d)))/vj), mj)))
其中，cO表示LDMOS等效电路所对应LDMOS的漏极和源极间电压差为0时，栅极到漏极单位宽度的交叠电容；vj表示LDMOS的内建电势；mj表示电容指数系数；v(s，d)表示LDMOS的源极和漏极之间的电压；w表示LDMOS的沟道宽度；pwr是幂指数函数。对于上述技术方案的技术效果分析如下可变电容的第一端连接场效应管的栅极，可变电容的第二端连接场效应管的漏极；场效应管的栅极与可变电容第一端的连接点作为LDMOS等效电路的栅极，场效应管的漏极与可变电容第二端的连接点连接LDMOS等效电路的漏极，场效应管的源极作为LDMOS 等效电路的源极。通过可变电容表征LDMOS栅极和漏极之间的电容，从而能够在仿真中作为LDMOS的等效电路，提高包含LDMOS的电路的仿真精度。
图1为本发明实施例第一种LDMOS等效电路结构示意图；图2为本发明实施例第二种LDMOS等效电路结构示意图；图3为本发明实施例第三种LDMOS等效电路结构示意图；图4为本发明实施例第四种LDMOS等效电路结构示意图；图5为本发明实施例LDMOS等效电路仿真结构示意图。
具体实施例方式开关状态中的LDM0S，其开关性能严重受限于LDMOS的寄生电容。LDMOS工作在开关状态时，主要有三种电容在起作用输入电容，输出电容和反向传输电容；其中，输入电容 Ciss = Cgd+Cgs，输出电容 Coss = Cgd+Cds，反向传输电容 Crss = Cgd ；Cgd 表示 LDMOS 的栅极和漏极之间的电容，Cgs表示LDMOS的栅极和源极之间的电容；Cds表示LDMOS的漏极和源极之间的电容。通过以上三种电容的计算公式可知，这三种电容都与LDMOS的栅极与漏极之间的电压Cgd息息相关，Cgd的准确性直接决定了 LDMOS开关特性描述的准确性。 Cgd是LDMOS的栅极和漏极之间的电容，当LDMOS的漏极和源极之间的电压Vds变化时，Cgd 的有效面积(栅极与漂移区的交叠面积)改变，LDMOS的栅极与漏极之间的电容Cgd有效值就受影响。对于高压LDM0S，漂移区很长，栅极和漏极之间的电容Cgd也很大，并随漏极和源极之间的电压Vds的变化而改变。但对于LDMOS (尤其是高压LDMOQ来说，漏极漂移区很长，浓度很淡，漏极反偏电压大时，耗尽展宽就大，有效交叠电容就小，因此，不能用一个定值来表示栅极到漏极的交叠电容。基于以上分析，本发明实施例中在普通场效应管的栅极和漏极之间设置可变电容 Cl，通过可变电容Cl来表征LDMOS的栅极和漏极之间的电容Cgd ；通过普通场效应管来表征LDMOS的其他电学特性；从而通过普通场效应管和可变电容构建LDMOS的等效电路，在仿真中作为LDMOS的等效电路，提高包含LDMOS的电路的仿真精度。以下，结合附图详细说明本发明实施例LDMOS等效电路的实现。参见图1，为本发明实施例第一种LDMOS等效电路结构示意图，该LDMOS等效电路包括可变电容Cl的第一端连接场效应管MOS的栅极，可变电容Cl的第二端连接场效应管MOS的漏极；场效应管MOS的栅极与可变电容Cl第一端的连接点作为LDMOS等效电路的栅极，场效应管MOS的漏极与可变电容Cl第二端的连接点作为LDMOS等效电路的漏极， 场效应管MOS的源极作为LDMOS等效电路的源极。优选地，所述可变电容Cl的电学模型可以为可变电容Cgd= (c0/(pwr((l-(min(0, v(s, d)))/vj), mj)))其中，cO表示LDMOS等效电路所对应LDMOS的漏极和源极间电压差为O时，栅极到漏极单位宽度的交叠电容；vj表示LDMOS的内建电势；mj表示电容指数系数；v(s，d)表示LDMOS的源极和漏极之间的电压；w表示LDMOS的沟道宽度；pwr表示幂指数函数，其中 (l-min(0, v(s, d))/vj)是底数，mj 是指数。当然，在实际应用中并不限定使用满足上述电学模型的可变电容，但是，使用满足上述电学模型的可变电容，将可以使得该LDMOS等效电路更为接近LDMOS的电学特性，能优化LDMOS的开关特性，使得本发明实施例的LDMOS等效电路更好的仿真LDM0S，或者更好的替代实际电路中的LDM0S。基于以上分析，图1所示的本发明实施例LDMOS等效电路中，中在普通场效应管的栅极和漏极之间设置可变电容Cl，通过可变电容Cl来表征LDMOS的栅极和漏极之间的电容 Cgd,使得本发明实施例LDMOS等效电路能够较为精确的实现LDMOS的电学特性，从而在对包含LDMOS的开关电路进行仿真时，可以作为LDMOS的等效电路，根据等效电路中场效应管以及可变电容的电学模型进行LDMOS电学特性的精确仿真，进而提高包含LDMOS的电路的仿真精度。另外，由于本发明实施例的LDMOS等效电路能够较为精确的实现LDMOS的开关特性，因此，在实际电路设计中，能够代替实际电路中的LDM0S，实现LDMOS的功能。参见图2，为本发明实施例的第二种LDMOS等效电路结构示意图，与图1所示的 LDMOS等效电路相比，区别仅在于场效应管的漏极与可变电容第二端的连接点与LDMOS等效电路的漏极之间串接电阻Rd0优选地，所述电阻Rd的电学模型可以为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漏极在温度为27°C下单位宽度电阻；pvc表示LDMOS漏极电阻的漏源电压系数；Pvb表示LDMOS漏极电阻的衬偏电压系数；wa表示窄沟调节参数；ptc 表示LDMOS漏端电阻温度系数；w表示LDMOS的沟道宽度；abs表示绝对值；v(d，di)表示电阻Rd两端的电压；le6表示10的6次幂；dtemp表示27°C的相对温度。图2所示的LDMOS等效电路相对于图1所示的LDMOS等效电路，在LDMOS等效电路的漏极增加电阻Rd，用于表示LDMOS的漂移区电阻，以使得LDMOS等效电路的准饱和区特性更为接近实际LDMOS的准饱和区特性，也即使得LDMOS等效电路的电学特性更为接近实际的LDMOS。另外，当使用LDMOS等效电路作为LDMOS的等效电路进行仿真时，可以通过电阻Rd 对应的电学模型模拟LDMOS准饱和区特性，进而提高对于LDMOS或者包含LDMOS的电路的
仿真精度。实际的LDMOS漏极与衬底之间一般存在寄生二极管，因此，为了使得本发明实施例LDMOS等效电路的电学特性更为接近实际的LDM0S，可以在本发明实施例LDMOS等效电路的漏极与地之间反接一个二极管，以便表示LDMOS漏极与衬底之间的寄生二极管。具体的，在上述本发明实施例LDMOS等效电路的基础上，LDMOS等效电路的漏极连接一二极管的阴极，而该二极管的阳极接地。以图2所示LDMOS等效电路增加该二极管为例，参见图3，为本发明实施例第三种 LDMOS等效电路结构示意图，与图2所示的LDMOS等效电路相比，区别仅在于LDMOS等效电路的漏极连接第一二极管Dl的阴极，第一二极管Dl的阳极接地。图3所示的本发明实施例LDMOS等效电路，通过在漏极连接第一二极管Dl，可以通过第一二极管Dl表示LDMOS中漏极与衬底之间的寄生二极管，从而使得LDMOS等效电路的电学特性更为接近实际的LDM0S，实现LDMOS的功能。另夕卜，与图3类似的，图1所示的本发明实施例LDMOS等效电路中，也可以在LDMOS 等效电路的漏极连接第一二极管Dl的阴极，第一二极管Dl的阳极接地，同样可以使得图1 所示LDMOS等效电路的电学特性更为接近实际的LDM0S，实现LDMOS的功能。通过在本发明实施例LDMOS等效电路的漏极与地之间增加第一二极管，当使用本发明实施例LDMOS等效电路进行LDMOS或者包含LDMOS的电路的仿真时，可以通过第一二极管Dl对应的电学模型模拟LDMOS漏极与衬底之间的寄生二极管，进而提高对于LDMOS或者包含LDMOS的电路的仿真精度。实际的LDMOS漏极与源极之间一般也存在寄生二极管，因此，为了使得本发明实施例LDMOS等效电路的电学特性更为接近实际的LDM0S，可以在LDMOS等效电路的漏极与源极之间反接一个二极管，以便表示LDMOS漏极与源极之间的寄生二极管。具体的，在前述本发明实施例LDMOS等效电路的基础上，场效应管的漏极还连接一二极管的阴极，该二极管的阳极连接场效应管的源极。以图3所示的LDMOS等效电路增加该二极管为例，参见图4，图4所示的本发明实施例第四种LDMOS等效电路与图3所示LDMOS等效电路的区别仅在于场效应管MOS的漏极连接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极连接场效应管MOS的源极。图3所示的本发明实施例LDMOS等效电路，通过在漏极连接第一二极管Dl，可以通过第一二极管Dl表示LDMOS中漏极与衬底之间的寄生二极管，从而使得LDMOS等效电路的电学特性更为接近实际的LDM0S，实现LDMOS的功能。另外，与图3类似的，本发明其他实施例的LDMOS等效电路中，也可以在场效应管的漏极连接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极连接场效应管的源极，同样可以使得相应LDMOS等效电路的电学特性更为接近实际的LDM0S，实现LDMOS的功能。通过在LDMOS等效电路的漏极与源极之间增加第二二极管D2，当使用LDMOS等效电路进行LDMOS或者包含LDMOS的电路的仿真时，可以通过第二二极管D2对应的电学模型模拟LDMOS漏极与源极之间的寄生二极管，进而提高对于LDMOS或者包含LDMOS的电路的仿真精度。以上所示的本发明实施例LDMOS等效电路，由于该LDMOS等效电路的电学特性与 LDMOS接近，且LDMOS等效电路中仅包括场效应管、可变电容、电阻、二极管等普通器件，电学特性明确，因此，在进行包含LDMOS的电路仿真时，可以将该LDMOS等效电路的电路结构作为LDMOS的等效电路，通过LDMOS等效电路中普通器件对应的电学模型建立LDMOS的电学模型，进行电路仿真，使得仿真结果更为准确。而且，其电学特性非常接近LDM0S，因此，在实际电路设计中，可以使用该LDMOS等效电路代替LDM0S，进行电路构建；而且，对于该LDMOS等效电路而言，仅包括场效应管、可变电容、电阻、二极管等普通器件，在仿真时，可以直接根据上述普通器件对应的电学模型建立该LDMOS等效电路的电学模型，从而容易建立LDMOS等效电路的电学模型，进而得到精确的仿真结果；而且，由于普通器件的电学特性较为明确，易于判断，在进行电路设计时，通过该LDMOS等效电路替代实际的LDM0S，设计得到的电路易于评价和判断，且易于建立仿真模型进行电路仿真，得到精确的仿真结果。图5为本发明实施例LDMOS等效电路在温度为27度时栅漏电容随漏源电压变化的仿真结果，与实际测量值吻合。可以看出，该LDMOS等效电路能够体现实际LDMOS在开关状态时的电容特性，优化LDMOS的开关特性。因此，能够替代实际的LDM0S，或者作为LDMOS 在仿真中的等效电路。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种LDMOS等效电路，其特征在于，包括可变电容的第一端连接场效应管的栅极，可变电容的第二端连接场效应管的漏极；场效应管的栅极与可变电容第一端的连接点作为LDMOS等效电路的栅极，场效应管的漏极与可变电容第二端的连接点连接LDMOS等效电路的漏极，场效应管的源极作为LDMOS等效电路的源极。
2.根据权利要求1所述的LDMOS等效电路，其特征在于，场效应管的漏极与可变电容第二端的连接点，该连接点与LDMOS等效电路的漏极之间串接电阻。
3.根据权利要求1或2所述的LDMOS等效电路，其特征在于，所述电阻的电学模型为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漏极在温度为27°C下单位宽度电阻；pvc表示LDMOS漏极电阻的漏源电压系数；Pvb表示LDMOS漏极电阻的衬偏电压系数；wa表示窄沟调节参数；ptc表示 LDMOS漏端电阻温度系数；w表示LDMOS的沟道宽度；v(d，di)表示电阻两端的电压。
4.根据权利要求1至3任一项所述的LDMOS等效电路，其特征在于，还包括LDMOS等效电路的漏极连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极接地。
5.根据权利要求1至4任一项所述的LDMOS等效电路，其特征在于，场效应管的漏极连接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极连接场效应管的源极。
6.根据权利要求1至5任一项所述的LDMOS等效电路，其特征在于，所述可变电容的电学模型为可变电容 Cgd = (c0/(pwr((l-(min(0, v(s, d)))/vj)，mj)))*w其中，c0表示LDMOS等效电路所对应LDMOS的漏极和源极间电压差为0时，栅极到漏极单位宽度的交叠电容；vj表示LDMOS的内建电势；mj表示电容指数系数；v(s，d)表示LDMOS 的源极和漏极之间的电压；w表示LDMOS的沟道宽度；pwr是幂指数函数。
全文摘要
本发明公开了一种LDMOS等效电路，包括可变电容的第一端连接场效应管的栅极，可变电容的第二端连接场效应管的漏极；场效应管的栅极与可变电容第一端的连接点作为LDMOS等效电路的栅极，场效应管的漏极与可变电容第二端的连接点连接LDMOS等效电路的漏极，场效应管的源极作为LDMOS等效电路的源极。该LDMOS等效电路能够在仿真中作为LDMOS的等效电路，提高包含LDMOS的电路的仿真精度。
文档编号H03K17/687GK102497185SQ201110421649
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者姜艳, 胡林辉 申请人:上海新进半导体制造有限公司