Für die Berechnung der wichtigsten Bauelement-Kenngrößen wurden dezidierte Funktionen und eigene Bedienungspaneele geschaffen. Unter Kenngrößen werden hier alle als einzelner skalarer Zahlenwert dargestellten Eigenschaften des Transistors verstanden, z.B. Threshold-Spannung, Kontaktströme, Steilheit (Transconductance) oder Durchbruchspannung (Drain-Source Breakdown Voltage). Die Aufteilung der Funktionalität des Simulators auf einzelne Bedienungspaneele folgt dem Ansatz, daß der Benutzer MINIMOS zur Lösung einer ganz bestimmten Aufgabe einsetzt. Diese Aufgabe heißt eben beispielsweise ,,Berechne den maximalen Drainstrom`` nicht ,,Verwende den Simulator``.
Dieser anwenderorientierte Zugang soll auf Knopfdruck die lästige Routinearbeit der wiederholten Abfolge von Input-Deck-Erstellung, Simulatoraufruf und Ergebnisselektion automatisch erledigen. Zur Berechnung der Threshold-Spannung beispielsweise wird das Bedienungspaneel in Abb. 3.7 verwendet. Der Name des verwendeten Input-Decks erscheint in der ersten Zeile. Die im Input-Deck gesetzten Kontaktspannungswerte können hier noch modifiziert werden. Als Berechnungsmodus kann zwischen dem in MINIMOS eingebauten und einem anzugebenden Drainstromschwellwert gewählt werden. Der Druck auf den OK-Knopf veranlaßt die Ausführung der oben angeführten Routinearbeit. Vom Ergebnis, der errechneten Threshold-Spannung, wird der Benutzer (bei den heute üblichen Rechenleistungen nach nur wenigen Sekunden) mit einem kleinen Informationsfenster Abb. 3.8 unterrichtet. Analog ist die Verfahrensweise bei der Berechnung anderer Kenngrößen.
Abbildung 3.7: Bedienungspaneel zur Berechnung der Threshold-Spannung.
Abbildung: Informationsfenster mit dem Ergebnis einer Threshold-Spannungsberechnung.
Dem Anwender wird die Berechnung der Steilheit
in der gleichen Weise angeboten, allein die Implementierung ist
marginal komplexer. Da MINIMOS die Steilheit nicht direkt berechnet,
werden zwei MINIMOS-Läufe zur Berechnung des Drainstroms
für
unterschiedliche Gate-Source-Spannung
abgesetzt. Die Steilheit
wird als Differenzenquotient gemäß
dargestellt. Die Berechnung
der Steilheit ist ein - wenn auch triviales - Beispiel einer der
Grundintentionen der VISTA-TCAD-Shell, nämlich durch die Kombination
von Simulatorfunktionalität und Shell-Programmierung neue, höherwertige
Funktionalität zu schaffen.
Ein anderes Beispiel für diese sogenannte Makroprogrammierung ist die
Berechnung des maximalen Substratstroms .
Bei konstanter Drain-Source-Spannung wird nach dem Maximum des
Substratstroms als Funktion der Gate-Source-Spannung (innerhalb fester
Grenzen, zumeist zwischen
und Betriebsspannung) gesucht
(vgl. auch Abb. 5.16 in Kapitel 5). Diese
Aufgabe erfordert neben Simulatorfunktionalität und Shell-Programmierung
auch die Einbeziehung eines eindimensionalen Optimierers,
der die Gate-Source-Spannung bestimmt, mit der MINIMOS zur Berechnung
des Substratstromes aufgerufen wird. Seiner Robustheit und allgemeiner
Verwendbarkeit wegen wurde der Algorithmus ,,Goldener Schnitt``
[Vet86] gewählt. Der Benutzer gibt im Bedienungspaneel
Abb. 3.9 die Ober- und Untergrenze der Gate-Source-Spannung
sowie das Abbruchkriterium (Auflösung in Einheiten der Gate-Source-Spannung)
vor und wird wie in den anderen Beispielen mit einem kleinen
Informationsfenster Abb. 3.10 vom Ergebnis informiert.
Abbildung: Bedienungspaneel zur Berechnung des maximalen Substratstroms
bei Variation der Gate-Source-Spannung.
Abbildung: Informationsfenster mit dem Ergebnis der Berechnung des
maximalen Substratstroms.