Entwurf eines MOSFET-Modells unter Verwendung affiner Arithmetik

Am Institut für Mikroelektronische Systeme wurde ein Verfahren zur Simulation analoger Schaltungen mit Parametervariationen entwickelt. Dieses Verfahren basiert auf affiner Arithmetik, die eine Erweiterung der Interval-Arithmetik darstellt. Einer der wesentlichen Aspekte der affinen Arithmetik ist der sichere Einschluss des korrekten Ergebnisses. Im Fall linearer Operationen ist der Einschluss exakt, während nichtlineare Operationen zu einer Überapproximation führen.Ein entscheidender Faktor bei der analogen Simulation mit affiner Arithmetik ist das verwendete Transistor-Modell. Transistoren bilden die Basis nahezu jeder Analogschaltung. Jedoch verursachen die stark nichtlinearen Eigenschaften der Halbleiterbauelemente einen Großteil der Überapproximation. Daher wurden bisher stark vereinfachte Modelle verwendet, welche nur einen kleinen Teil der Eigenschaften abbilden.In dieser Arbeit soll ein MOSFET-Transistor-Modell entworfen werden. Dabei sollen Transistor-Modelle aus der Literatur in Zusammenhang mit dem vorhandenen affinen Simulator bewertet werden. Im Anschluss daran soll ein geeignetes Modell in der „Analog Model Verification“-Umgebung implementiert werden. Dieses Modell soll eine hohe Modellgenauigkeit aufweisen, sowie zu einer geringen Überapproximation führen. Darüber hinaus soll das Modell um Hochtemperatureffekte erweitert werden, welche eine Simulation bei Temperaturen über 150°C ermöglicht.