7、浮栅存储器电荷平衡模型：原理、优势与应用

浮栅存储器电荷平衡模型：原理、优势与应用

1. 浮栅电压计算方法

为了更精确地计算浮栅（FG）电压，研究人员开发了一种新方法。该方法将模型实现为类似Spice的子电路，基于浮栅节点的电荷平衡方程求解FG电压。

电荷平衡方程表示为：MOS栅极电荷QG加上FG - CG电容器底板的电荷，等于在编程/擦除操作期间流入/流出浮栅的电荷QFG。在直流条件下，QFG是恒定的，并且取决于存储单元的状态。

MOS晶体管栅极电荷QG是源极（S）、漏极（D）、衬底（B）和浮栅（FG）电压（分别为VS、VD、VB和VFG）的复杂函数。可以使用用于模拟虚拟单元的紧凑MOS晶体管模型的电荷方程来评估QG。可供选择的MOS紧凑模型有多种，如Philips MM9/11、BSIM3v3/4、EKV、SP、HiSIM等。选择合适的模型需要考虑以下因素：
- 对特定MOS模型的了解和使用实践，特别是参数提取过程。
- 准确性和简单性（参数数量）之间的权衡。
- 计算复杂度。

在一些电路模拟器中，MOS晶体管在S、D、B和G电极的电荷可以直接获取，从而简化了FG电压的计算过程。电荷平衡方程的求解相当于找到以下函数F(VFG)的零点：
[F(V_{FG}) = Q_G(V_{S}, V_{D}, V_{B}, V_{FG}) + C_{CG}(V_{CG}-V_{FG}) - Q_{FG}]

F(VFG)对于所有感兴趣的VS、VD、VB和VCG组合，相对于VFG总是单调的。这一特性确保了电荷平衡方程有唯一解，可用于开发求解VFG的数值算法。与以往依赖恒定电容耦合系数方法的模型相比，该过程能更准确地计算FG电压，显著改善了FG器件的整体建模