b4set.c

ngspice又一个电子CAD仿真软件代码.功能更全

/**** BSIM4.4.0  Released by Xuemei (Jane) Xi 03/04/2004 ****/

/**********
 * Copyright 2004 Regents of the University of California. All rights reserved.
 * File: b4set.c of BSIM4.4.0.
 * Author: 2000 Weidong Liu
 * Authors: 2001- Xuemei Xi, Jin He, Kanyu Cao, Mohan Dunga, Mansun Chan, Ali Niknejad, Chenming Hu.
 * Project Director: Prof. Chenming Hu.
 * Modified by Xuemei Xi, 04/06/2001.
 * Modified by Xuemei Xi, 10/05/2001.
 * Modified by Xuemei Xi, 11/15/2002.
 * Modified by Xuemei Xi, 05/09/2003.
 * Modified by Xuemei Xi, 03/04/2004.
 **********/

#include "ngspice.h"
#include "jobdefs.h"  /* Needed because the model searches for noise Analysis */   
#include "ftedefs.h"  /*                   "       "                          */
#include "smpdefs.h"
#include "cktdefs.h"
#include "bsim4def.h"
#include "const.h"
#include "sperror.h"
#include "suffix.h"


#define MAX_EXP 5.834617425e14
#define MIN_EXP 1.713908431e-15
#define EXP_THRESHOLD 34.0
#define EPS0 8.85418e-12
#define EPSSI 1.03594e-10
#define PI 3.141592654
#define Charge_q 1.60219e-19

int
BSIM4PAeffGeo(double, int, int, double, double, double, double, double *, double *, double *, double *);
int
BSIM4RdseffGeo(double, int, int, int, double, double, double, double, double, int, double *);

int
BSIM4setup(matrix,inModel,ckt,states)
SMPmatrix *matrix;
GENmodel *inModel;
CKTcircuit *ckt;
int *states;
{
BSIM4model *model = (BSIM4model*)inModel;
BSIM4instance *here;
int error;
CKTnode *tmp;
int    noiseAnalGiven = 0, createNode;  /* Criteria for new node creation */
double Rtot, DMCGeff, DMCIeff, DMDGeff;
JOB   *job;

    /* Search for a noise analysis request */
    for (job = ((TSKtask *)ft_curckt->ci_curTask)->jobs;job;job = job->JOBnextJob) {
        if(strcmp(job->JOBname,"Noise Analysis")==0) {
            noiseAnalGiven = 1;
            break;
        }
    }

    /*  loop through all the BSIM4 device models */
    for( ; model != NULL; model = model->BSIM4nextModel )
    {   /* process defaults of model parameters */
        if (!model->BSIM4typeGiven)
            model->BSIM4type = NMOS;     

        if (!model->BSIM4mobModGiven) 
            model->BSIM4mobMod = 0;
	else if ((model->BSIM4mobMod != 0) && (model->BSIM4mobMod != 1)
	         && (model->BSIM4mobMod != 2))
	{   model->BSIM4mobMod = 0;
            printf("Warning: mobMod has been set to its default value: 0.\n");
	}

        if (!model->BSIM4binUnitGiven) 
            model->BSIM4binUnit = 1;
        if (!model->BSIM4paramChkGiven) 
            model->BSIM4paramChk = 1;

        if (!model->BSIM4dioModGiven)
            model->BSIM4dioMod = 1;
        else if ((model->BSIM4dioMod != 0) && (model->BSIM4dioMod != 1)
            && (model->BSIM4dioMod != 2))
        {   model->BSIM4dioMod = 1;
            printf("Warning: dioMod has been set to its default value: 1.\n");
        }

        if (!model->BSIM4capModGiven) 
            model->BSIM4capMod = 2;
        else if ((model->BSIM4capMod != 0) && (model->BSIM4capMod != 1)
            && (model->BSIM4capMod != 2))
        {   model->BSIM4capMod = 2;
            printf("Warning: capMod has been set to its default value: 2.\n");
        }

        if (!model->BSIM4rdsModGiven)
            model->BSIM4rdsMod = 0;
	else if ((model->BSIM4rdsMod != 0) && (model->BSIM4rdsMod != 1))
        {   model->BSIM4rdsMod = 0;
	    printf("Warning: rdsMod has been set to its default value: 0.\n");
	}
        if (!model->BSIM4rbodyModGiven)
            model->BSIM4rbodyMod = 0;
        else if ((model->BSIM4rbodyMod != 0) && (model->BSIM4rbodyMod != 1))
        {   model->BSIM4rbodyMod = 0;
            printf("Warning: rbodyMod has been set to its default value: 0.\n");
        }

        if (!model->BSIM4rgateModGiven)
            model->BSIM4rgateMod = 0;
        else if ((model->BSIM4rgateMod != 0) && (model->BSIM4rgateMod != 1)
            && (model->BSIM4rgateMod != 2) && (model->BSIM4rgateMod != 3))
        {   model->BSIM4rgateMod = 0;
            printf("Warning: rgateMod has been set to its default value: 0.\n");
        }

        if (!model->BSIM4perModGiven)
            model->BSIM4perMod = 1;
        else if ((model->BSIM4perMod != 0) && (model->BSIM4perMod != 1))
        {   model->BSIM4perMod = 1;
            printf("Warning: perMod has been set to its default value: 1.\n");
        }

        if (!model->BSIM4geoModGiven)
            model->BSIM4geoMod = 0;

        if (!model->BSIM4fnoiModGiven) 
            model->BSIM4fnoiMod = 1;
        else if ((model->BSIM4fnoiMod != 0) && (model->BSIM4fnoiMod != 1))
        {   model->BSIM4fnoiMod = 1;
            printf("Warning: fnoiMod has been set to its default value: 1.\n");
        }
        if (!model->BSIM4tnoiModGiven)
            model->BSIM4tnoiMod = 0; /* WDLiu: tnoiMod=1 needs to set internal S/D nodes */
        else if ((model->BSIM4tnoiMod != 0) && (model->BSIM4tnoiMod != 1))
        {   model->BSIM4tnoiMod = 0;
            printf("Warning: tnoiMod has been set to its default value: 0.\n");
        }

        if (!model->BSIM4trnqsModGiven)
            model->BSIM4trnqsMod = 0; 
        else if ((model->BSIM4trnqsMod != 0) && (model->BSIM4trnqsMod != 1))
        {   model->BSIM4trnqsMod = 0;
            printf("Warning: trnqsMod has been set to its default value: 0.\n");
        }
        if (!model->BSIM4acnqsModGiven)
            model->BSIM4acnqsMod = 0;
        else if ((model->BSIM4acnqsMod != 0) && (model->BSIM4acnqsMod != 1))
        {   model->BSIM4acnqsMod = 0;
            printf("Warning: acnqsMod has been set to its default value: 0.\n");
        }

        if (!model->BSIM4igcModGiven)
            model->BSIM4igcMod = 0;
        else if ((model->BSIM4igcMod != 0) && (model->BSIM4igcMod != 1))
        {   model->BSIM4igcMod = 0;
            printf("Warning: igcMod has been set to its default value: 0.\n");
        }
        if (!model->BSIM4igbModGiven)
            model->BSIM4igbMod = 0;
        else if ((model->BSIM4igbMod != 0) && (model->BSIM4igbMod != 1))
        {   model->BSIM4igbMod = 0;
            printf("Warning: igbMod has been set to its default value: 0.\n");
        }
        if (!model->BSIM4tempModGiven)
            model->BSIM4tempMod = 0;
        else if ((model->BSIM4tempMod != 0) && (model->BSIM4tempMod != 1))
        {   model->BSIM4tempMod = 0;
            printf("Warning: tempMod has been set to its default value: 0.\n");
        }

        if (!model->BSIM4versionGiven) 
            model->BSIM4version = "4.4.0";
        if (!model->BSIM4toxrefGiven)
            model->BSIM4toxref = 30.0e-10;
        if (!model->BSIM4toxeGiven)
            model->BSIM4toxe = 30.0e-10;
        if (!model->BSIM4toxpGiven)
            model->BSIM4toxp = model->BSIM4toxe;
        if (!model->BSIM4toxmGiven)
            model->BSIM4toxm = model->BSIM4toxe;
        if (!model->BSIM4dtoxGiven)
            model->BSIM4dtox = 0.0;
        if (!model->BSIM4epsroxGiven)
            model->BSIM4epsrox = 3.9;

        if (!model->BSIM4cdscGiven)
	    model->BSIM4cdsc = 2.4e-4;   /* unit Q/V/m^2  */
        if (!model->BSIM4cdscbGiven)
	    model->BSIM4cdscb = 0.0;   /* unit Q/V/m^2  */    
	    if (!model->BSIM4cdscdGiven)
	    model->BSIM4cdscd = 0.0;   /* unit Q/V/m^2  */
        if (!model->BSIM4citGiven)
	    model->BSIM4cit = 0.0;   /* unit Q/V/m^2  */
        if (!model->BSIM4nfactorGiven)
	    model->BSIM4nfactor = 1.0;
        if (!model->BSIM4xjGiven)
            model->BSIM4xj = .15e-6;
        if (!model->BSIM4vsatGiven)
            model->BSIM4vsat = 8.0e4;    /* unit m/s */ 
        if (!model->BSIM4atGiven)
            model->BSIM4at = 3.3e4;    /* unit m/s */ 
        if (!model->BSIM4a0Given)
            model->BSIM4a0 = 1.0;  
        if (!model->BSIM4agsGiven)
            model->BSIM4ags = 0.0;
        if (!model->BSIM4a1Given)
            model->BSIM4a1 = 0.0;
        if (!model->BSIM4a2Given)
            model->BSIM4a2 = 1.0;
        if (!model->BSIM4ketaGiven)
            model->BSIM4keta = -0.047;    /* unit  / V */
        if (!model->BSIM4nsubGiven)
            model->BSIM4nsub = 6.0e16;   /* unit 1/cm3 */
        if (!model->BSIM4ndepGiven)
            model->BSIM4ndep = 1.7e17;   /* unit 1/cm3 */
        if (!model->BSIM4nsdGiven)
            model->BSIM4nsd = 1.0e20;   /* unit 1/cm3 */
        if (!model->BSIM4phinGiven)
            model->BSIM4phin = 0.0; /* unit V */
        if (!model->BSIM4ngateGiven)
            model->BSIM4ngate = 0;   /* unit 1/cm3 */
        if (!model->BSIM4vbmGiven)
	    model->BSIM4vbm = -3.0;
        if (!model->BSIM4xtGiven)
	    model->BSIM4xt = 1.55e-7;
        if (!model->BSIM4kt1Given)
            model->BSIM4kt1 = -0.11;      /* unit V */
        if (!model->BSIM4kt1lGiven)
            model->BSIM4kt1l = 0.0;      /* unit V*m */
        if (!model->BSIM4kt2Given)
            model->BSIM4kt2 = 0.022;      /* No unit */
        if (!model->BSIM4k3Given)
            model->BSIM4k3 = 80.0;      
        if (!model->BSIM4k3bGiven)
            model->BSIM4k3b = 0.0;      
        if (!model->BSIM4w0Given)
            model->BSIM4w0 = 2.5e-6;    
        if (!model->BSIM4lpe0Given)
            model->BSIM4lpe0 = 1.74e-7;     
        if (!model->BSIM4lpebGiven)
            model->BSIM4lpeb = 0.0;
        if (!model->BSIM4dvtp0Given)
            model->BSIM4dvtp0 = 0.0;
        if (!model->BSIM4dvtp1Given)
            model->BSIM4dvtp1 = 0.0;
        if (!model->BSIM4dvt0Given)
            model->BSIM4dvt0 = 2.2;    
        if (!model->BSIM4dvt1Given)
            model->BSIM4dvt1 = 0.53;      
        if (!model->BSIM4dvt2Given)
            model->BSIM4dvt2 = -0.032;   /* unit 1 / V */     

        if (!model->BSIM4dvt0wGiven)
            model->BSIM4dvt0w = 0.0;    
        if (!model->BSIM4dvt1wGiven)
            model->BSIM4dvt1w = 5.3e6;    
        if (!model->BSIM4dvt2wGiven)
            model->BSIM4dvt2w = -0.032;   

        if (!model->BSIM4droutGiven)
            model->BSIM4drout = 0.56;     
        if (!model->BSIM4dsubGiven)
            model->BSIM4dsub = model->BSIM4drout;     
        if (!model->BSIM4vth0Given)
            model->BSIM4vth0 = (model->BSIM4type == NMOS) ? 0.7 : -0.7;
        if (!model->BSIM4euGiven)
            model->BSIM4eu = (model->BSIM4type == NMOS) ? 1.67 : 1.0;;
        if (!model->BSIM4uaGiven)
            model->BSIM4ua = (model->BSIM4mobMod == 2) ? 1.0e-15 : 1.0e-9; /* unit m/V */
        if (!model->BSIM4ua1Given)
            model->BSIM4ua1 = 1.0e-9;      /* unit m/V */
        if (!model->BSIM4ubGiven)
            model->BSIM4ub = 1.0e-19;     /* unit (m/V)**2 */
        if (!model->BSIM4ub1Given)
            model->BSIM4ub1 = -1.0e-18;     /* unit (m/V)**2 */
        if (!model->BSIM4ucGiven)
            model->BSIM4uc = (model->BSIM4mobMod == 1) ? -0.0465 : -0.0465e-9;   
        if (!model->BSIM4uc1Given)
            model->BSIM4uc1 = (model->BSIM4mobMod == 1) ? -0.056 : -0.056e-9;   
        if (!model->BSIM4u0Given)
            model->BSIM4u0 = (model->BSIM4type == NMOS) ? 0.067 : 0.025;
        if (!model->BSIM4uteGiven)
	    model->BSIM4ute = -1.5;    
        if (!model->BSIM4voffGiven)
	    model->BSIM4voff = -0.08;
        if (!model->BSIM4vofflGiven)
            model->BSIM4voffl = 0.0;
        if (!model->BSIM4minvGiven)
            model->BSIM4minv = 0.0;
        if (!model->BSIM4fproutGiven)
            model->BSIM4fprout = 0.0;
        if (!model->BSIM4pditsGiven)
            model->BSIM4pdits = 0.0;
        if (!model->BSIM4pditsdGiven)
            model->BSIM4pditsd = 0.0;
        if (!model->BSIM4pditslGiven)
            model->BSIM4pditsl = 0.0;
        if (!model->BSIM4deltaGiven)  
           model->BSIM4delta = 0.01;
        if (!model->BSIM4rdswminGiven)
            model->BSIM4rdswmin = 0.0;
        if (!model->BSIM4rdwminGiven)
            model->BSIM4rdwmin = 0.0;
        if (!model->BSIM4rswminGiven)
            model->BSIM4rswmin = 0.0;
        if (!model->BSIM4rdswGiven)
	    model->BSIM4rdsw = 200.0; /* in ohm*um */     
        if (!model->BSIM4rdwGiven)
            model->BSIM4rdw = 100.0;
        if (!model->BSIM4rswGiven)
            model->BSIM4rsw = 100.0;
        if (!model->BSIM4prwgGiven)
            model->BSIM4prwg = 1.0; /* in 1/V */
        if (!model->BSIM4prwbGiven)
            model->BSIM4prwb = 0.0;      
        if (!model->BSIM4prtGiven)
        if (!model->BSIM4prtGiven)
            model->BSIM4prt = 0.0;      
        if (!model->BSIM4eta0Given)
            model->BSIM4eta0 = 0.08;      /* no unit  */ 
        if (!model->BSIM4etabGiven)
            model->BSIM4etab = -0.07;      /* unit  1/V */ 
        if (!model->BSIM4pclmGiven)
            model->BSIM4pclm = 1.3;      /* no unit  */ 
        if (!model->BSIM4pdibl1Given)
            model->BSIM4pdibl1 = 0.39;    /* no unit  */
        if (!model->BSIM4pdibl2Given)
            model->BSIM4pdibl2 = 0.0086;    /* no unit  */ 
        if (!model->BSIM4pdiblbGiven)
            model->BSIM4pdiblb = 0.0;    /* 1/V  */ 
        if (!model->BSIM4pscbe1Given)
            model->BSIM4pscbe1 = 4.24e8;     
        if (!model->BSIM4pscbe2Given)