Dispositivos semiconductores en SPICE

El SPICE ( S imitación P programa, I C integrado ircuit E mphesis) programa de simulación electrónica proporciona elementos de circuito y modelos para semiconductores. Los nombres de los elementos SPICE comienzan con d, q, j om corresponden a los elementos diodo, BJT, JFET y MOSFET, respectivamente. Estos elementos van acompañados de los "modelos" correspondientes. Estos modelos tienen listas extensas de parámetros que describen el dispositivo. Sin embargo, no los enumeramos aquí. En esta sección proporcionamos una lista muy breve de modelos de especias simples para semiconductores, lo suficiente para comenzar. Para obtener más detalles sobre los modelos y una lista extensa de parámetros del modelo, consulte Kuphaldt. [TRK] Esta referencia también brinda instrucciones sobre el uso de SPICE.

Modelos:

Diodo

Diodo: La declaración de diodo comienza con un nombre de elemento de diodo que debe comenzar con "d" más caracteres opcionales. Algunos ejemplos de nombres de elementos de diodo incluyen:d1, d2, dtest, da, db, d101, etc. Dos números de nodo especifican la conexión del ánodo y el cátodo, respectivamente, a otros componentes. Los números de nodo van seguidos de un nombre de modelo, en referencia a una declaración ".model".

La línea de declaración del modelo comienza con ".model", seguida del nombre del modelo que coincide con una o más declaraciones de diodo. A continuación, aparece una "d" que indica que se está modelando un diodo. El resto de la declaración del modelo es una lista de parámetros de diodo opcionales de la forma ParameterName =ParameterValue. Ninguno se muestra en el ejemplo siguiente. Para obtener una lista, consulte la referencia, "diodos". [TRK]

Forma general:d [nombre] [ánodo] [cátodo] [modelo] .modelo [nombre del modelo] d ([parmtr1 =x] [parmtr2 =y]...) Ejemplo:d1 1 2 mod1 .model mod1 d

Los modelos para números de pieza de diodos específicos a menudo los proporciona el fabricante del diodo semiconductor. Estos modelos incluyen parámetros. De lo contrario, los parámetros predeterminados a los llamados "valores predeterminados", como en el ejemplo.

Transistor de unión bipolar (BJT)

BJT, transistor de unión bipolar: La declaración del elemento BJT comienza con un nombre de elemento que debe comenzar con “q” con los caracteres designadores de símbolo de circuito asociados, por ejemplo:q1, q2, qa, qbueno. Los números de nodo BJT (conexiones) identifican el cableado del colector, la base y el emisor, respectivamente. Un nombre de modelo que sigue a los números de nodo está asociado con una declaración de modelo.

Forma general:q [nombre] [colector] [base] [emisor] [modelo] .modelo [nombre del modelo] [npn o pnp] ([parmtr1 =x]...) Ejemplo:q1 2 3 0 mod1 .model mod1 pnp Ejemplo:q2 7 8 9 q2n090 .model q2n090 npn (bf =75)

La declaración del modelo comienza con ".model", seguido del nombre del modelo, seguido de "npn" o "pnp". A continuación se muestra la lista opcional de parámetros, que puede continuar por algunas líneas comenzando con el símbolo de continuación de línea “+”, más. Arriba se muestra el parámetro β directo establecido en 75 para el modelo hipotético q2n090. Los fabricantes de semiconductores suelen ofrecer modelos detallados de transistores.

Transistor de efecto de campo (FET)

FET, transistor de efecto de campo La declaración del elemento del transistor de efecto de campo comienza con un nombre de elemento que comienza con "j" para JFET asociado con algunos caracteres únicos, por ejemplo:j101, j2b, jalpha, etc. Los números de nodo siguen para los terminales de drenaje, puerta y fuente, respectivamente. Los números de nodo definen la conectividad a otros componentes del circuito. Finalmente, un nombre de modelo indica el modelo JFET que se utilizará.

Forma general:j [nombre] [drenaje] [puerta] [fuente] [modelo] .modelo [nombre de modelo] [njf o pjf] ([parmtr1 =x]...) Ejemplo:j1 2 3 0 mod1 .model mod1 pjf j3 4 5 0 mod2 .model mod2 njf (vto =-4.0)

El ".model" en la declaración del modelo JFET es seguido por el nombre del modelo para identificar este modelo en la declaración (es) del elemento JFET que lo usa. Después del nombre del modelo está pjf o njf para los JFET de canal p o canal n, respectivamente. Puede seguir una larga lista de parámetros JFET. Solo mostramos cómo configurar Vp, pellizcar el voltaje, a -4.0 V para un modelo JFET de canal n. De lo contrario, este parámetro vto tiene un valor predeterminado de -2,5 V o 2,5 V para dispositivos de canal n o canal p, respectivamente.

Transistor de efecto de campo de óxido metálico (MOSFET)

MOSFET, transistor de efecto de campo de óxido metálico El nombre del elemento MOSFET debe comenzar con "m" y es la primera palabra en la declaración del elemento. A continuación se muestran los cuatro números de nodo para el drenaje, la puerta, la fuente y el sustrato, respectivamente. El siguiente es el nombre del modelo. Tenga en cuenta que la fuente y el sustrato están conectados al mismo nodo "0" en el ejemplo. Los MOSFET discretos se empaquetan como tres dispositivos terminales, la fuente y el sustrato son el mismo terminal físico. Los MOSFET integrados son cuatro dispositivos terminales; el sustrato es un cuarto terminal. Los MOSFET integrados pueden tener numerosos dispositivos que comparten el mismo sustrato, separados de las fuentes. Sin embargo, es posible que las fuentes aún estén conectadas al sustrato común.

Forma general:m [nombre] [drenaje] [puerta] [fuente] [sustrato] [modelo] .modelo [nombre del modelo] [nmos o pmos] ([parmtr1 =x]...) Ejemplo:m1 2 3 0 0 mod1 m5 5 6 0 0 mod4 .model mod1 pmos .model mod4 nmos (vto =1)

La declaración del modelo MOSFET comienza con ".model" seguido del nombre del modelo seguido de "pmos" o "nmos". A continuación, se muestran los parámetros opcionales del modelo MOSFET. La lista de posibles parámetros es larga. Consulte el Volumen 5, “MOSFET” para obtener más detalles. [TRK] Los fabricantes de MOSFET proporcionan modelos detallados. De lo contrario, los valores predeterminados están en vigor.

En esta sección se proporciona la información mínima de SPICE sobre semiconductores. Los modelos que se muestran aquí permiten la simulación de circuitos básicos. En particular, estos modelos no tienen en cuenta el funcionamiento de alta velocidad o alta frecuencia. Las simulaciones se muestran en el Capítulo 7 del Volumen 5, "Uso de SPICE ...".

REVISAR:

• Los semiconductores se pueden simular por computadora con SPICE.
• SPICE proporciona declaraciones de elementos y modelos para el diodo, BJT, JFET y MOSFET.