b3set.c

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/**** BSIM3v3.2.4, Released by Xuemei Xi 12/21/2001 ****/

/**********
 * Copyright 2001 Regents of the University of California. All rights reserved.
 * File: b3set.c of BSIM3v3.2.4
 * Author: 1995 Min-Chie Jeng and Mansun Chan.
 * Author: 1997-1999 Weidong Liu.
 * Author: 2001  Xuemei Xi
 **********/

#include "ngspice.h"
#include "smpdefs.h"
#include "cktdefs.h"
#include "bsim3def.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 SMOOTHFACTOR 0.1
#define EPSOX 3.453133e-11
#define EPSSI 1.03594e-10
#define PI 3.141592654
#define Charge_q 1.60219e-19
#define Meter2Micron 1.0e6

int
BSIM3setup (SMPmatrix *matrix, GENmodel *inModel, CKTcircuit *ckt,
            int *states)
{
BSIM3model *model = (BSIM3model*)inModel;
BSIM3instance *here;
int error;
CKTnode *tmp;
 
CKTnode *tmpNode;
IFuid tmpName;

    /*  loop through all the BSIM3 device models */
    for( ; model != NULL; model = model->BSIM3nextModel )
    {
/* Default value Processing for BSIM3 MOSFET Models */
        if (!model->BSIM3typeGiven)
            model->BSIM3type = NMOS;     
        if (!model->BSIM3mobModGiven) 
            model->BSIM3mobMod = 1;
        if (!model->BSIM3binUnitGiven) 
            model->BSIM3binUnit = 1;
        if (!model->BSIM3paramChkGiven) 
            model->BSIM3paramChk = 0;
        if (!model->BSIM3capModGiven) 
            model->BSIM3capMod = 3;
        if (!model->BSIM3acmModGiven)
            model->BSIM3acmMod = 0;
        if (!model->BSIM3noiModGiven) 
            model->BSIM3noiMod = 1;

        /* If the user does not provide the model revision,
         * we always choose the most recent.
         */
        if (!model->BSIM3versionGiven)
                model->BSIM3version = "3.2.4";

        /* I have added below the code that translate model string
         * into an integer. This trick is meant to speed up the 
         * revision testing instruction, since comparing integer
         * is faster than comparing strings.
         * Paolo Nenzi 2002
         */
        if (!strcmp (model->BSIM3version, "3.2.4"))
                model->BSIM3intVersion = BSIM3V324;
        else if (!strcmp (model->BSIM3version, "3.2.3"))
                model->BSIM3intVersion = BSIM3V323;
        else if (!strcmp (model->BSIM3version, "3.2.2"))
                model->BSIM3intVersion = BSIM3V322;
        else if (!strcmp (model->BSIM3version, "3.2"))
                model->BSIM3intVersion = BSIM3V32;
        else
                model->BSIM3intVersion = BSIM3V3OLD;
        /* BSIM3V3OLD is a placeholder for pre 3.2 revision 
         * This model should not be used for pre 3.2 models. 
         */

        if (!model->BSIM3toxGiven)
            model->BSIM3tox = 150.0e-10;
        model->BSIM3cox = 3.453133e-11 / model->BSIM3tox;
        if (!model->BSIM3toxmGiven)
            model->BSIM3toxm = model->BSIM3tox;

        if (!model->BSIM3cdscGiven)
            model->BSIM3cdsc = 2.4e-4;   /* unit Q/V/m^2  */
        if (!model->BSIM3cdscbGiven)
            model->BSIM3cdscb = 0.0;   /* unit Q/V/m^2  */    
            if (!model->BSIM3cdscdGiven)
            model->BSIM3cdscd = 0.0;   /* unit Q/V/m^2  */
        if (!model->BSIM3citGiven)
            model->BSIM3cit = 0.0;   /* unit Q/V/m^2  */
        if (!model->BSIM3nfactorGiven)
            model->BSIM3nfactor = 1;
        if (!model->BSIM3xjGiven)
            model->BSIM3xj = .15e-6;
        if (!model->BSIM3vsatGiven)
            model->BSIM3vsat = 8.0e4;    /* unit m/s */ 
        if (!model->BSIM3atGiven)
            model->BSIM3at = 3.3e4;    /* unit m/s */ 
        if (!model->BSIM3a0Given)
            model->BSIM3a0 = 1.0;  
        if (!model->BSIM3agsGiven)
            model->BSIM3ags = 0.0;
        if (!model->BSIM3a1Given)
            model->BSIM3a1 = 0.0;
        if (!model->BSIM3a2Given)
            model->BSIM3a2 = 1.0;
        if (!model->BSIM3ketaGiven)
            model->BSIM3keta = -0.047;    /* unit  / V */
        if (!model->BSIM3nsubGiven)
            model->BSIM3nsub = 6.0e16;   /* unit 1/cm3 */
        if (!model->BSIM3npeakGiven)
            model->BSIM3npeak = 1.7e17;   /* unit 1/cm3 */
        if (!model->BSIM3ngateGiven)
            model->BSIM3ngate = 0;   /* unit 1/cm3 */
        if (!model->BSIM3vbmGiven)
            model->BSIM3vbm = -3.0;
        if (!model->BSIM3xtGiven)
            model->BSIM3xt = 1.55e-7;
        if (!model->BSIM3kt1Given)
            model->BSIM3kt1 = -0.11;      /* unit V */
        if (!model->BSIM3kt1lGiven)
            model->BSIM3kt1l = 0.0;      /* unit V*m */
        if (!model->BSIM3kt2Given)
            model->BSIM3kt2 = 0.022;      /* No unit */
        if (!model->BSIM3k3Given)
            model->BSIM3k3 = 80.0;      
        if (!model->BSIM3k3bGiven)
            model->BSIM3k3b = 0.0;      
        if (!model->BSIM3w0Given)
            model->BSIM3w0 = 2.5e-6;    
        if (!model->BSIM3nlxGiven)
            model->BSIM3nlx = 1.74e-7;     
        if (!model->BSIM3dvt0Given)
            model->BSIM3dvt0 = 2.2;    
        if (!model->BSIM3dvt1Given)
            model->BSIM3dvt1 = 0.53;      
        if (!model->BSIM3dvt2Given)
            model->BSIM3dvt2 = -0.032;   /* unit 1 / V */     

        if (!model->BSIM3dvt0wGiven)
            model->BSIM3dvt0w = 0.0;    
        if (!model->BSIM3dvt1wGiven)
            model->BSIM3dvt1w = 5.3e6;    
        if (!model->BSIM3dvt2wGiven)
            model->BSIM3dvt2w = -0.032;   

        if (!model->BSIM3droutGiven)
            model->BSIM3drout = 0.56;     
        if (!model->BSIM3dsubGiven)
            model->BSIM3dsub = model->BSIM3drout;     
        if (!model->BSIM3vth0Given)
            model->BSIM3vth0 = (model->BSIM3type == NMOS) ? 0.7 : -0.7;
        if (!model->BSIM3uaGiven)
            model->BSIM3ua = 2.25e-9;      /* unit m/V */
        if (!model->BSIM3ua1Given)
            model->BSIM3ua1 = 4.31e-9;      /* unit m/V */
        if (!model->BSIM3ubGiven)
            model->BSIM3ub = 5.87e-19;     /* unit (m/V)**2 */
        if (!model->BSIM3ub1Given)
            model->BSIM3ub1 = -7.61e-18;     /* unit (m/V)**2 */
        if (!model->BSIM3ucGiven)
            model->BSIM3uc = (model->BSIM3mobMod == 3) ? -0.0465 : -0.0465e-9;   
        if (!model->BSIM3uc1Given)
            model->BSIM3uc1 = (model->BSIM3mobMod == 3) ? -0.056 : -0.056e-9;   
        if (!model->BSIM3u0Given)
            model->BSIM3u0 = (model->BSIM3type == NMOS) ? 0.067 : 0.025;
        if (!model->BSIM3uteGiven)
            model->BSIM3ute = -1.5;    
        if (!model->BSIM3voffGiven)
            model->BSIM3voff = -0.08;
        if (!model->BSIM3deltaGiven)  
           model->BSIM3delta = 0.01;
        if (!model->BSIM3rdswGiven)
            model->BSIM3rdsw = 0;      
        if (!model->BSIM3prwgGiven)
            model->BSIM3prwg = 0.0;      /* unit 1/V */
        if (!model->BSIM3prwbGiven)
            model->BSIM3prwb = 0.0;      
        if (!model->BSIM3prtGiven)
        if (!model->BSIM3prtGiven)
            model->BSIM3prt = 0.0;      
        if (!model->BSIM3eta0Given)
            model->BSIM3eta0 = 0.08;      /* no unit  */ 
        if (!model->BSIM3etabGiven)
            model->BSIM3etab = -0.07;      /* unit  1/V */ 
        if (!model->BSIM3pclmGiven)
            model->BSIM3pclm = 1.3;      /* no unit  */ 
        if (!model->BSIM3pdibl1Given)
            model->BSIM3pdibl1 = .39;    /* no unit  */
        if (!model->BSIM3pdibl2Given)
            model->BSIM3pdibl2 = 0.0086;    /* no unit  */ 
        if (!model->BSIM3pdiblbGiven)
            model->BSIM3pdiblb = 0.0;    /* 1/V  */ 
        if (!model->BSIM3pscbe1Given)
            model->BSIM3pscbe1 = 4.24e8;     
        if (!model->BSIM3pscbe2Given)
            model->BSIM3pscbe2 = 1.0e-5;    
        if (!model->BSIM3pvagGiven)
            model->BSIM3pvag = 0.0;     
        if (!model->BSIM3wrGiven)  
            model->BSIM3wr = 1.0;
        if (!model->BSIM3dwgGiven)  
            model->BSIM3dwg = 0.0;
        if (!model->BSIM3dwbGiven)  
            model->BSIM3dwb = 0.0;
        if (!model->BSIM3b0Given)
            model->BSIM3b0 = 0.0;
        if (!model->BSIM3b1Given)  
            model->BSIM3b1 = 0.0;
        if (!model->BSIM3alpha0Given)  
            model->BSIM3alpha0 = 0.0;
        if (!model->BSIM3alpha1Given)
            model->BSIM3alpha1 = 0.0;
        if (!model->BSIM3beta0Given)  
            model->BSIM3beta0 = 30.0;
        if (!model->BSIM3ijthGiven)
            model->BSIM3ijth = 0.1; /* unit A */

        if (!model->BSIM3elmGiven)  
            model->BSIM3elm = 5.0;
        if (!model->BSIM3cgslGiven)  
            model->BSIM3cgsl = 0.0;
        if (!model->BSIM3cgdlGiven)  
            model->BSIM3cgdl = 0.0;
        if (!model->BSIM3ckappaGiven)  
            model->BSIM3ckappa = 0.6;
        if (!model->BSIM3clcGiven)  
            model->BSIM3clc = 0.1e-6;
        if (!model->BSIM3cleGiven)  
            model->BSIM3cle = 0.6;
        if (!model->BSIM3vfbcvGiven)  
            model->BSIM3vfbcv = -1.0;
        if (!model->BSIM3acdeGiven)
            model->BSIM3acde = 1.0;
        if (!model->BSIM3moinGiven)
            model->BSIM3moin = 15.0;
        if (!model->BSIM3noffGiven)
            model->BSIM3noff = 1.0;
        if (!model->BSIM3voffcvGiven)
            model->BSIM3voffcv = 0.0;
        if (!model->BSIM3tcjGiven)
            model->BSIM3tcj = 0.0;
        if (!model->BSIM3tpbGiven)
            model->BSIM3tpb = 0.0;
        if (!model->BSIM3tcjswGiven)
            model->BSIM3tcjsw = 0.0;
        if (!model->BSIM3tpbswGiven)
            model->BSIM3tpbsw = 0.0;
        if (!model->BSIM3tcjswgGiven)
            model->BSIM3tcjswg = 0.0;
        if (!model->BSIM3tpbswgGiven)
            model->BSIM3tpbswg = 0.0;

        /* acm model */
        if (!model->BSIM3hdifGiven)
          model->BSIM3hdif = 0.0;
        if (!model->BSIM3ldifGiven)
          model->BSIM3ldif = 0.0;
        if (!model->BSIM3ldGiven)
          model->BSIM3ld = 0.0;
        if (!model->BSIM3rdGiven)
          model->BSIM3rd = 0.0;
        if (!model->BSIM3rsGiven)
          model->BSIM3rs = 0.0;
        if (!model->BSIM3rdcGiven)
          model->BSIM3rdc = 0.0;
        if (!model->BSIM3rscGiven)
          model->BSIM3rsc = 0.0;

        /* Length dependence */
        if (!model->BSIM3lcdscGiven)
            model->BSIM3lcdsc = 0.0;
        if (!model->BSIM3lcdscbGiven)
            model->BSIM3lcdscb = 0.0;
            if (!model->BSIM3lcdscdGiven) 
            model->BSIM3lcdscd = 0.0;
        if (!model->BSIM3lcitGiven)
            model->BSIM3lcit = 0.0;
        if (!model->BSIM3lnfactorGiven)
            model->BSIM3lnfactor = 0.0;
        if (!model->BSIM3lxjGiven)
            model->BSIM3lxj = 0.0;
        if (!model->BSIM3lvsatGiven)
            model->BSIM3lvsat = 0.0;
        if (!model->BSIM3latGiven)
            model->BSIM3lat = 0.0;
        if (!model->BSIM3la0Given)
            model->BSIM3la0 = 0.0; 
        if (!model->BSIM3lagsGiven)
            model->BSIM3lags = 0.0;
        if (!model->BSIM3la1Given)
            model->BSIM3la1 = 0.0;
        if (!model->BSIM3la2Given)
            model->BSIM3la2 = 0.0;
        if (!model->BSIM3lketaGiven)
            model->BSIM3lketa = 0.0;
        if (!model->BSIM3lnsubGiven)
            model->BSIM3lnsub = 0.0;
        if (!model->BSIM3lnpeakGiven)
            model->BSIM3lnpeak = 0.0;
        if (!model->BSIM3lngateGiven)
            model->BSIM3lngate = 0.0;
        if (!model->BSIM3lvbmGiven)
            model->BSIM3lvbm = 0.0;
        if (!model->BSIM3lxtGiven)
            model->BSIM3lxt = 0.0;
        if (!model->BSIM3lkt1Given)
            model->BSIM3lkt1 = 0.0; 
        if (!model->BSIM3lkt1lGiven)
            model->BSIM3lkt1l = 0.0;
        if (!model->BSIM3lkt2Given)
            model->BSIM3lkt2 = 0.0;
        if (!model->BSIM3lk3Given)
            model->BSIM3lk3 = 0.0;      
        if (!model->BSIM3lk3bGiven)
            model->BSIM3lk3b = 0.0;      
        if (!model->BSIM3lw0Given)
            model->BSIM3lw0 = 0.0;    
        if (!model->BSIM3lnlxGiven)
            model->BSIM3lnlx = 0.0;     
        if (!model->BSIM3ldvt0Given)
            model->BSIM3ldvt0 = 0.0;    
        if (!model->BSIM3ldvt1Given)
            model->BSIM3ldvt1 = 0.0;      
        if (!model->BSIM3ldvt2Given)
            model->BSIM3ldvt2 = 0.0;
        if (!model->BSIM3ldvt0wGiven)
            model->BSIM3ldvt0w = 0.0;    
        if (!model->BSIM3ldvt1wGiven)
            model->BSIM3ldvt1w = 0.0;      
        if (!model->BSIM3ldvt2wGiven)
            model->BSIM3ldvt2w = 0.0;
        if (!model->BSIM3ldroutGiven)
            model->BSIM3ldrout = 0.0;     
        if (!model->BSIM3ldsubGiven)
            model->BSIM3ldsub = 0.0;
        if (!model->BSIM3lvth0Given)
           model->BSIM3lvth0 = 0.0;
        if (!model->BSIM3luaGiven)
            model->BSIM3lua = 0.0;
        if (!model->BSIM3lua1Given)
            model->BSIM3lua1 = 0.0;
        if (!model->BSIM3lubGiven)
            model->BSIM3lub = 0.0;
        if (!model->BSIM3lub1Given)
            model->BSIM3lub1 = 0.0;
        if (!model->BSIM3lucGiven)
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