Полупроводниковые устройства в SPICE

SPICE ( S имитация P rogram, I интегрированный C ircuit E mphesis) программа электронного моделирования предоставляет элементы схем и модели для полупроводников. Имена элементов SPICE начинаются с d, q, j или m, что соответствует элементам диода, BJT, JFET и MOSFET соответственно. Эти элементы сопровождаются соответствующими «моделями». Эти модели имеют обширные списки параметров, описывающих устройство. Но мы их здесь не перечисляем. В этом разделе мы приводим очень краткий список простых моделей специй для полупроводников, достаточный для начала. Для получения дополнительных сведений о моделях и обширного списка параметров модели см. Kuphaldt. [TRK] В этом справочнике также даются инструкции по использованию SPICE.

Модели:

Диод

Диод: Заявление о диоде начинается с названия диодного элемента, которое должно начинаться с буквы «d» и дополнительных символов. Некоторые примеры имен диодных элементов включают:d1, d2, dtest, da, db, d101 и т. Д. Два номера узла определяют соединение анода и катода, соответственно, с другими компонентами. За номерами узлов следует название модели, ссылаясь на оператор «.model».

Строка описания модели начинается с «.model», за которым следует название модели, соответствующее одному или нескольким операторам диодов. Далее стоит буква «d», указывающая на то, что диод моделируется. Остальная часть утверждения модели представляет собой список дополнительных параметров диода в форме ParameterName =ParameterValue. В приведенном ниже примере ничего не показано. Список см. В справочнике «диоды». [TRK]

Общая форма:d [имя] [анод] [катод] [модель] .model [имя модели] d ([parmtr1 =x] [parmtr2 =y]....) Пример:d1 1 2 mod1 .model mod1 d

Изготовителем полупроводникового диода часто предоставляются модели для конкретных номеров деталей диодов. Эти модели включают параметры. В противном случае для параметров по умолчанию используются так называемые «значения по умолчанию», как в примере.

Биполярный переходной транзистор (BJT)

BJT, биполярный переходной транзистор: Оператор элемента BJT начинается с имени элемента, которое должно начинаться с «q» с соответствующими символами обозначения символа схемы, например:q1, q2, qa, qgood. Номера узлов (соединений) BJT идентифицируют проводку коллектора, базы, эмиттера соответственно. Имя модели, следующее за номерами узлов, связано с оператором модели.

Общая форма:q [имя] [сборщик] [база] [эмиттер] [модель] .model [имя модели] [npn или pnp] ([parmtr1 =x].....) Пример:q1 2 3 0 mod1 .model mod1 pnp Пример:q2 7 8 9 q2n090 .model q2n090 npn (bf =75)

Заявление модели начинается с «.model», за которым следует имя модели, за которым следует одно из «npn» или «pnp». Далее следует необязательный список параметров, который может продолжаться на несколько строк, начиная с символа продолжения строки «+», плюс. Выше показан параметр прямого β, равный 75 для гипотетической модели q2n090. Подробные модели транзисторов часто можно получить у производителей полупроводников.

Полевой транзистор (FET)

FET, полевой транзистор Утверждение элемента полевого транзистора начинается с имени элемента, начинающегося с «j» для JFET, связанного с некоторыми уникальными символами, например:j101, j2b, jalpha и т. Д. Номера узлов следуют за выводами стока, затвора и истока, соответственно. Номера узлов определяют возможность подключения к другим компонентам схемы. Наконец, название модели указывает, какую модель JFET использовать.

Общая форма:j [имя] [сток] [вентиль] [источник] [модель] .model [имя модели] [njf или pjf] ([parmtr1 =x]....) Пример:j1 2 3 0 mod1 .model mod1 pjf j3 4 5 0 mod2 .model mod2 njf (vto =-4.0)

За «.model» в операторе модели JFET следует имя модели, чтобы идентифицировать эту модель для оператора (ов) элемента JFET, использующего ее. После названия модели следует pjf или njf для p-канальных или n-канальных полевых транзисторов JFET соответственно. Может следовать длинный список параметров JFET. Мы только показываем, как установить Vp, напряжение отсечки, равным -4,0 В для n-канальной модели JFET. В противном случае этот параметр vto по умолчанию составляет -2,5 В или 2,5 В для n-канальных или p-канальных устройств соответственно.

Металлооксидный полевой транзистор (MOSFET)

MOSFET, металлооксидный полевой транзистор Имя элемента MOSFET должно начинаться с «m» и является первым словом в операторе элемента. Ниже приведены четыре номера узлов для стока, затвора, истока и подложки соответственно. Далее идет название модели. Обратите внимание, что источник и подложка подключены к одному и тому же узлу «0» в этом примере. Дискретные полевые МОП-транзисторы упакованы в виде трех оконечных устройств, источник и подложка - это один и тот же физический терминал. Интегрированные полевые МОП-транзисторы представляют собой четыре оконечных устройства; подложка - это четвертый терминал. Интегрированные полевые МОП-транзисторы могут иметь множество устройств, использующих одну и ту же подложку, отдельно от источников. Хотя источники все же могут быть подключены к общей подложке.

Общая форма:m [имя] [сток] [вентиль] [источник] [подложка] [модель] .model [название модели] [nmos или pmos] ([parmtr1 =x]....) Пример:m1 2 3 0 0 mod1 m5 5 6 0 0 mod4 .model mod1 pmos .model mod4 nmos (vto =1)

Заявление о модели MOSFET начинается с «.model», за которым следует название модели, за которым следует «pmos» или «nmos». Дополнительные параметры модели MOSFET приведены ниже. Список возможных параметров длинный. См. Подробности в томе 5, «MOSFET». [TRK] Производители MOSFET предоставляют подробные модели. В противном случае действуют значения по умолчанию.

В этом разделе приведена минимальная информация о SPICE для полупроводников. Показанные здесь модели позволяют моделировать основные схемы. В частности, эти модели не учитывают высокую скорость или работу с высокой частотой. Моделирование показано в Томе 5, Глава 7, «Использование SPICE ...».

ОБЗОР:

• Полупроводники можно моделировать на компьютере с помощью SPICE.
• SPICE предоставляет описания элементов и модели для диода, BJT, JFET и MOSFET.