SPICE 中的半导体器件

SPICE (S 模拟P 程序，I 集成C ircuit E mphesis) 电子仿真程序为半导体提供电路元件和模型。 SPICE 元件名称以 d、q、j 或 m 开头，分别对应于二极管、BJT、JFET 和 MOSFET 元件。这些元素伴随着相应的“模型”。这些模型具有描述设备的大量参数列表。不过，我们没有在此处列出它们。在本节中，我们提供了半导体的简单 spice 模型的非常简短的列表，足以开始使用。有关模型的更多详细信息和模型参数的详细列表，请参阅 Kuphaldt。[TRK] 此参考还提供了有关使用 SPICE 的说明。

型号：

二极管

二极管： 二极管语句以二极管元件名称开头，该名称必须以“d”加上可选字符开头。一些示例二极管元件名称包括：d1、d2、dtest、da、db、d101 等。两个节点编号分别指定阳极和阴极与其他组件的连接。节点编号后跟模型名称，指的是“.model”语句。

模型语句行以“.model”开头，后跟与一个或多个二极管语句匹配的模型名称。接下来是“d”，表示正在对二极管进行建模。模型语句的其余部分是 ParameterName=ParameterValue 形式的可选二极管参数列表。以下示例中未显示任何内容。有关列表，请参阅参考资料“二极管”。[TRK]

一般形式：d[name] [anode] [cathode] [model] .model [modelname] d ( [parmtr1=x] [parmtr2=y] . . .) 示例：d1 1 2 mod1 .model mod1 d

特定二极管部件号的模型通常由半导体二极管制造商提供。这些模型包括参数。否则，参数默认为所谓的“默认值”，如示例中所示。

双极结型晶体管 (BJT)

BJT，双极结型晶体管： BJT 元素语句以元素名称开头，该名称必须以“q”开头，并带有相关的电路符号指示符，例如：q1、q2、qa、qgood。 BJT 节点编号（连接）分别标识集电极、基极、发射极的接线。节点编号后面的模型名称与模型语句相关联。

一般形式：q[name] [collector] [base] [emitter] [model] .model [modelname] [npn or pnp] ([parmtr1=x] . . .) 示例：q1 2 3 0 mod1 .model mod1 pnp示例：q2 7 8 9 q2n090 .model q2n090 npn ( bf=75 )

模型语句以“.model”开头，后跟模型名称，后跟“npn”或“pnp”之一。可选参数列表如下，并且可能会继续几行，以行继续符号“+”开头，加号。上图是假设 q2n090 模型的前向 β 参数设置为 75。半导体制造商通常会提供详细的晶体管模型。

场效应晶体管 (FET)

FET、场效应晶体管 场效应晶体管元件声明以一个以“j”开头的元件名称开头，表示 JFET 与一些独特的字符相关，例如：j101、j2b、jalpha 等。节点编号分别用于漏极、栅极和源极端子。节点编号定义了与其他电路组件的连接性。最后，模型名称表示要使用的 JFET 模型。

一般形式：j[name] [drain] [gate] [source] [model] .model [modelname] [njf or pjf] ( [parmtr1=x] . . .) 示例：j1 2 3 0 mod1 .model mod1 pjf j3 4 5 0 mod2 .model mod2 njf ( vto=-4.0 )

JFET 模型语句中的“.model”后跟模型名称，以向使用它的 JFET 元件语句标识该模型。型号名称后面是 pjf 或 njf，分别表示 p 沟道或 n 沟道 JFET。可能会有一长串 JFET 参数。我们只展示了如何将 N 沟道 JFET 模型的 Vp（夹断电压）设置为 -4.0 V。否则，对于 n 沟道或 p 沟道器件，此 vto 参数分别默认为 -2.5 V 或 2.5V。

金属氧化物场效应晶体管 (MOSFET)

MOSFET，金属氧化物场效应晶体管 MOSFET 元件名称必须以“m”开头，并且是元件语句中的第一个单词。以下分别是漏极、栅极、源极和衬底的四个节点编号。接下来是型号名称。请注意，在示例中，源极和衬底都连接到同一个节点“0”。分立式 MOSFET 封装为三个终端器件，源极和衬底是相同的物理终端。集成 MOSFET 是四个终端设备；基板为第四端子。集成 MOSFET 可能有许多共享同一衬底的器件，与源极分开。尽管如此，源仍可能连接到公共基板。

一般形式：m[name] [drain] [gate] [source] [substrate] [model] .model [modelname] [nmos or pmos] ( [parmtr1=x] . . . ) 示例：m1 2 3 0 0 mod1 m5 5 6 0 0 mod4 .model mod1 pmos .model mod4 nmos ( vto=1 )

MOSFET 模型声明以“.model”开头，后跟模型名称，后跟“pmos”或“nmos”。可选的 MOSFET 模型参数如下。可能的参数列表很长。有关详细信息，请参见第 5 卷“MOSFET”。 【TRK】MOSFET厂家提供详细型号。否则，默认值生效。

本节提供了最低限度的半导体 SPICE 信息。此处显示的模型允许模拟基本电路。特别是，这些模型不考虑高速或高频操作。第 5 卷第 7 章“使用 SPICE ...”中显示了模拟。

评论：

• 可以使用 SPICE 对半导体进行计算机模拟。
• SPICE 提供二极管、BJT、JFET 和 MOSFET 的元素声明和模型。