7. FET-modellen voor computersimulaties
CURRENT - 7. FET-modellen voor computersimulaties
VORIGE- 6. Vergelijking van MOSFET met JFET
FET-modellen voor computersimulaties
SPICE en MICRO-CAP bevatten geavanceerde modellen voor JFET's en MOSFET's. Het JFET-model (de SPICE 2G.6-model) bevat 12-parameters. De MOSFET SPICE model bevat 42-parameters in drie niveaus. Het laagste niveau model bevat 25-parameters, terwijl hogere-orde modellen aan deze lijst toevoegen. MICRO-CAP extra 10-parameters voor het MOSFET-model om het totaal naar 52 te brengen. Hoe meer parameters het model gebruikt, hoe dichter de simulatieresultaten bij de daadwerkelijke werking van het apparaat zijn. Hoe meer parameters in het model, hoe langzamer de simulatie wordt uitgevoerd.
De reden dat er zoveel parameters zijn, is dat het model probeert de niet-lineaire werkingskrommen van het apparaat nauwkeurig te imiteren. De computer kan veel meer details volgen dan we met de hand kunnen, dus het model kan geavanceerder zijn dan dat we gebruiken voor een 'papieren' oplossing. In veel analysesituaties stelt u de meeste modelparameters in op hun standaardwaarden en dit complexe model gedraagt zich bijna hetzelfde als de vereenvoudigde modellen die we hebben besproken. Terwijl we discussiëren SPICE in een bijlage van deze tekst zullen we nu snel de syntaxis bekijken voor het opnemen van een JFET of MOSFET in een circuit. De SPICE verklaring voor een JFET is van de vorm,
Jname nd ng ns modelname [area] [OFF] [IC = vds [, vgs]]
Vierkante haken geven aan dat de hoeveelheid optioneel is. U kunt bijvoorbeeld verklaringen opnemen,
De 10, 11 en 12 in de eerste instructie zijn de knooppuntnummers voor de drain, gate en source. U308 is de modelnaam. Het gebied, dat standaard is ingesteld op eenheid, vermenigvuldigt of verdeelt parameters voor het model. De instructie "OFF" schakelt de JFET uit voor het eerste werkpunt. De "IC" stelt beginvoorwaarden voor de drain-to-source en gate-to-source spanningen. De beginvoorwaarden worden alleen gebruikt voor tijdelijke analyse. De tweede instructie wordt gebruikt om het apparaat met de naam U308 te definiëren als een n-kanaal JFET met Vp (VTO) ingesteld op -4V en K(BETA) gelijk aan K = IDSS/VP2. Voor een p-kanaal JFET gebruikt de aanduiding PJF in plaats van NJF en stelt de parameters VTO en BETA in om overeen te komen met de p- kanaalparameters.
De volgende tabel bevat de 12-parameters in het computersimulatiemodel. Het toont ook de standaardwaarde en eenheden voor elke parameter.
Tabel 2 - SPICE JFET-parameters
Het model dat is gekoppeld aan deze parameters wordt weergegeven in Afbeelding 29.
De SPICE MOSFET-model is aanzienlijk complexer dan dat van de JFET. Het laagste niveau (level 1) model bevat 25-parameters die worden beschreven in tabel 3. De SPICE verklaring is van de vorm:
Mname nd ng ns nb modelnaam
+ [L = lengte] [B = Breedte] [AD = drainarea] [AS = sourcearea]
+ [PD = drainperiphery] [PD = sourceperiphery] [NRD = drainsquares]
+ [NRS = sourcesquares] [NRG = gatesquares] [NRB = bulksquares]
+ [OFF] [IC = vds] [, VGS [, vbs]]]
(29)
Vierkante haken geven aan dat de hoeveelheid optioneel is. U kunt bijvoorbeeld een verklaring opnemen,
In dit voorbeeld worden knooppuntnummers 1,2,3 en 0 opgegeven voor de afvoer, poort, bron en hoofdtekst van het apparaat. Merk op dat KP = 2K (= 2IDSS/VP2). Gebruik PMOS voor p-kanaal in plaats van NMOS in de tweede verklaring.
De parameters, hun standaardwaarden en eenheden, worden gegeven in tabel 3. Het model dat is gekoppeld aan deze parameters wordt weergegeven in Afbeelding 30.
Figuur 30 - MOSFET-transistormodel