为什么spectre仿真得到一个小于零的电容值

wjx197733 · 发表于 2021-4-9 09:25:49

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向各位请教问题哈：
下面图中是利用spectre对某个PMOS管进行dc仿真后得到的静态工作点。其中红色圆圈和绿色圆圈标记的电容值让我感到疑惑：电容值怎么会是负的呢？
比如下图中cgd小于0！

微信图片_20210409092100.png

我很疑惑，该如何理解这个负电容让？比如对于下面的公式（摘自《模拟集成电路设计》，拉扎维著，第二版）

捕获.PNG

上面公式中存在一个原本在右半平面的零点gm/cgd，如果cgd<0，那这个零点不就成了位于左半平面了？

希望得到大家的指点，多谢啦！！！

xxtop · 发表于 2021-4-9 09:37:20

？？？？？？》》》

wjx197733 · 发表于 2021-4-9 10:11:12

xxtop 发表于 2021-4-9 09:37
？？？？？？》》》

啥意思？

david_reg · 发表于 2021-4-9 18:20:54

本帖最后由 david_reg 于 2021-4-11 23:03 编辑

spectre工作点输出的电容是现代的BSIM MOS模型中的transcapacitance，是采用了基于电荷的偏导数定义, 即Cij = dQi/dVj （d为偏微分）：在端口j的电压增加单位值（其它3个端口电压不变）时，测量端口i的电荷变化量，然后把这两个量的比值作为电容Cij。这种transcapacitance定义和通常的两端口电容器不同.
比如Cgs就是S端电压增加单位值后，G端的电荷变化量；由于S端的电压增加会造成G端的正电荷减小，所以Cgs为负值。
当端口i和端口j不同时，Cij基本上为负值；当i和j相同时，Cij为正值。这是由Cij的定义造成的结果。在这种定义下Cij不一定等于Cji，即BSIM的transcapacitance没有互易性。

参考链接：
https://designers-guide.org/forum/YaBB.pl?num=1087411058

wjx197733 · 发表于 2021-4-10 21:40:02

david_reg 发表于 2021-4-9 18:20
spectre工作点输出的电容是现代的BSIM MOS模型中的transcapacitance，是采用了基于电荷的偏导数定义, 即Cij ...

您好david_reg，感谢您的回复。
很遗憾我这里打不开您提到的链接。

按照您的说法，我在求解小信号方程的时候，是不是应该取电容的绝对值？比如spectre显示的cgd=-1.37p，我应该取cgd=|-1.37p|=1.37p？

david_reg · 发表于 2021-4-11 21:39:38

本帖最后由 david_reg 于 2021-4-11 23:03 编辑

wjx197733 发表于 2021-4-10 21:40
您好david_reg，感谢您的回复。
很遗憾我这里打不开您提到的链接。

我觉得是这样。

david_reg · 发表于 2021-4-11 22:14:14

附件是参考链接的讨论内容

Cgs, Cgg, CGd etc. in cadence--Designer’s Guide Community.pdf (173.51 KB , 下载次数: 20 )

Negative value of Cgs in MOS transient op. point--Designer’s Guide Community.pdf (164.18 KB , 下载次数: 13 )
在这本参考书的Ch5.6中提到有关transcapacitance的非互易性的一个例子
Y. Cheng and C. Hu, MOSFET modeling and BSIM3 user’s guide. Boston: Kluwer Academic Publishers, 1999.

david_reg · 发表于 2021-4-11 23:08:58

本帖最后由 david_reg 于 2021-4-11 23:11 编辑

考虑transcapacitance的非互易性后，适用频率更高更精准的小信号模型及其在饱和区的简化模型可以参考以下书的ch8的内容。
Y. Tsividis and C. McAndrew, Operation and modeling of the MOS transistor, 3rd ed. New York: Oxford University Press, 2011.

Cm=Cdg-Cgd
Cmb=Cdb-Cbd
Cmx=Cbg-Cgb

wjx197733 · 发表于 2021-4-12 09:15:04

david_reg 发表于 2021-4-11 23:08
考虑transcapacitance的非互易性后，适用频率更高更精准的小信号模型及其在饱和区的简化模型可以参考以下 ...

再次感谢david_reg！
咱们论坛里卧虎藏龙，都是大牛人！

此系封 · 发表于 2021-4-12 11:42:50

david_reg 发表于 2021-4-11 23:08
考虑transcapacitance的非互易性后，适用频率更高更精准的小信号模型及其在饱和区的简化模型可以参考以下 ...

确实厉害，高手在民间

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