SPICE的器件模型.doc

SPICE的器件模型 在介绍SPICE基础知识时介绍了最复杂和重要的电路描述语句，其中就包括元器件描述语句。许多元器件（如二极管、晶体管等）的描述语句中都有模型关键字，而电阻、电容、电源等的描述语句中也有模型名可选项，这些都要求后面配以.MODEL起始的模型描述语句，对这些特殊器件的参数做详细描述。电阻、电容、电源等的模型描述语句语句比较简单，也比较容易理解，在SPICE基础中已介绍，就不再重复了；二极管、双极型晶体管的模型虽也做了些介绍，但不够详细，是本文介绍的重点，以便可以自己制作器件模型；场效应管、数字器件的模型过于复杂，太专业，一般用户自己难以制作模型，只做简单介绍。 元器件的模型非常重要，是影响分析精度的重要因素之一。但模型中涉及太多图表，特别是很多数学公式，都是在WORD下编辑后再转为JEPG图像文件的，很繁琐和耗时，所以只能介绍重点。 一、二极管模型： 1.1?理想二极管的I-V特性： 1.2? 实际硅二极管的I-V特性曲线：折线 1.3??DC大信号模型： 1.4?? 电荷存储特性： 1.5? 大信号模型的电荷存储参数Qd： 1.6? 温度模型： 1.7? 二极管模型参数表： 二、双极型晶体管BJT模型： 2.1 ?Ebers-Moll静态模型：电流注入模式和传输模式两种 2.1.1 电流注入模式： 2.1.2 传输模式： 2.1.3 在不同的工作区域，极电流Ic Ie的工作范围不同，电流方程也各不相同： 2.1.4 Early效应：基区宽度调制效应 2.1.5 带Rc、Re、Rb的传输静态模型： 正向参数和反向参数是相对的，基极接法不变，而发射极和集电极互换所对应的两种状态，分别称为正向状态和反向状态，与此对应的参数就分别定义为正向参数和反向参数。 2.2??Ebers-Moll大信号模型： 2.3????? Gummel-Pool静态模型： 2.4??? Gummel-Pool大信号模型：拓扑结构与Ebers-Moll大信号模型相同，非线性存储元件电压控制电容的方程也相同 2.5??? BJT晶体管模型总参数表： ? 三、 金属氧化物半导体晶体管MOSFET模型： 3.1 一级静态模型：Shichman-Hodges模型 3.2? 二级静态模型（大信号模型）：Meyer模型 3.2.1? 电荷存储效应： 3.2.2??PN结电容： 3.3? 三级静态模型： 3.2??MOSFET模型参数表： 一级模型理论上复杂，有效参数少，用于精度不高场合，迅速粗略估计电路 二级模型可使用复杂程度不同的模型，计算较多，常常不能收敛 三级模型精度与二级模型相同，计算时间和重复次数少，某些参数计算比较复杂 四级模型BSIM，适用于短沟道（3um）的分析，Berkley在1987年提出 四、结型场效应晶体管JFET模型：基于Shichman-Hodges模型 4.1??N沟道JFET静态模型： ? 4.2? JFET大信号模型： ? 4.3? JFET模型参数表： ? 五、?GaAs MESFET模型：分两级模型（肖特基结作栅极） GaAs MESFET模型参数表： 六、?数字器件模型： 6.1??标准门的模型语句： .MODEL (model)name UGATE [模型参数] 标准门的延迟参数： 6.2? 三态门的模型语句： .MODEL (model)name UTGATE [模型参数] 三态门的延迟参数： 6.3? 边沿触发器的模型语句： .MODEL (model)name UEFF [模型参数] 边沿触发器参数： JKFF? nff? preb,clrb,clkb,j*,k*,g*,gb*??????? JK触发器，后沿触发 DFF?? nff? preb,clrb,clk,d*,g*,gb* ??????????D触发器，前沿触发 边沿触发器时间参数： 6.4??钟控触发器的模型语句： .MODEL (model)name UGFF [模型参数] 钟控触发器参数： SRFF? nff? preb,clrb,gate,s*,r*,q*,qb*??????? SR触发器，时钟高电平触发 DLTCH? nff? preb,clrb,gate,d*,g*,gb*???????? D触发器，时钟高电平触发 钟控触发器时间参数： 6.5??可编程逻辑阵列器件的语句： U name pld type (#inputs,#outputs) input_node* output_node# +(timing model)name (io_model)name [FILE=(file name) text valu