7. FET-Modelle für Computersimulationen

FET-Modelle für Computersimulationen

SPICE und MICRO-CAP enthalten ausgereifte Modelle für JFETs und MOSFETs. Das JFET - Modell (das SPICE 2G.6-Modell) enthält 12-Parameter. Der MOSFET SPICE Modell enthält 42-Parameter in drei Ebenen. Das unterste Modell enthält 25-Parameter, während Modelle höherer Ordnung zu dieser Liste hinzugefügt werden. MICRO-CAP erweitert das MOSFET-Modell um zusätzliche 10-Parameter, um die Summe auf 52 zu bringen. Je mehr Parameter das Modell verwendet, desto näher sind die Simulationsergebnisse an der tatsächlichen Geräteoperation. Je mehr Parameter das Modell enthält, desto langsamer wird die Simulation ausgeführt.

Der Grund dafür, dass es so viele Parameter gibt, ist, dass das Modell versucht, die nichtlinearen Betriebskurven des Geräts genau nachzuahmen. Der Computer kann weitaus mehr Details verfolgen als wir von Hand können, sodass das Modell komplexer sein kann als das, das wir für eine „Papier“ -Lösung verwenden. In vielen Analysesituationen würden Sie die meisten Modellparameter auf ihre Standardwerte setzen, und dieses komplexe Modell verhält sich fast genauso wie die von uns diskutierten vereinfachten Modelle. Während wir diskutieren SPICE In einem Anhang dieses Textes wird nun die Syntax für das Einfügen eines JFET oder MOSFET in eine Schaltung kurz erläutert. Das SPICE Aussage für einen JFET ist von der Form,

Jname nd ng ns Modellname [Bereich] [OFF] [IC = vds [, vgs]]

Eckige Klammern zeigen an, dass die Anzahl optional ist. Als Beispiel könnten Sie Anweisungen einschließen,

Die 10, 11 und 12 in der ersten Anweisung sind die Knotennummern für Drain, Gate und Source. U308 ist der Modellname. Der Bereich, der standardmäßig eins ist, multipliziert oder dividiert Parameter für das Modell. Der Befehl „OFF“ schaltet den JFET für den ersten Betriebspunkt aus. Der „IC“ legt die Anfangsbedingungen für die Drain-Source- und Gate-Source-Spannungen fest. Die Anfangsbedingungen werden nur für die Transientenanalyse verwendet. Die zweite Anweisung wird verwendet, um das Gerät mit dem Namen U308 als zu definieren n-Kanal-JFET mit Vp (VTO) auf –4V und K(BETA) gleich K = IDSS/VP2. Für ein p-Kanal-JFET verwenden den Bezeichner PJF anstelle von NJF und stellen die Parameter VTO und BETA so ein, dass sie mit dem übereinstimmen p-Kanalparameter.

In der folgenden Tabelle sind die 12-Parameter im Computersimulationsmodell aufgeführt. Außerdem werden der Standardwert und die Einheiten für jeden Parameter angezeigt.

SPICE JFET-Parameter

Tabelle 2 - SPICE JFET-Parameter

Das diesen Parametern zugeordnete Modell ist in Abbildung 29 dargestellt.

Das SPICE Das MOSFET-Modell ist wesentlich komplexer als das des JFET. Die niedrigste Stufe (Level 1) Modell enthält 25-Parameter, die in Tabelle 3 aufgeführt sind. Das SPICE Aussage ist von der Form:

Mname nd ng ns nb Modellname

+ [L = Länge] [W = Breite] [AD = Drainagefläche] [AS = Sourcearea]

+ [PD = Drainperipherie] [PD = Sourceperipherie] [NRD = Drainsquares]

+ [NRS = sourcesquares] [NRG = gatesquares] [NRB = bulksquares]

+ [OFF] [IC = vds] [, vgs [, vbs]]

 (29)

Eckige Klammern zeigen an, dass die Anzahl optional ist. Als Beispiel könnten Sie eine Anweisung einfügen,

In diesem Beispiel werden die Knotennummern 1,2,3 und 0 für Drain, Gate, Source und Body des Geräts angegeben. Beachten Sie, dass KP = 2K (= 2IDSS/VP2). Verwenden Sie PMOS für p-Kanal anstelle von NMOS in der zweiten Anweisung.

Die Parameter, ihre Standardwerte und Einheiten sind in Tabelle 3 angegeben. Das diesen Parametern zugeordnete Modell ist in Abbildung 30 dargestellt.

Abbildung 30 - MOSFET-Transistormodell