2.1集成電路器件及SPICE模型ppt課件

1、集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第六章第六章 集成電路器件及集成電路器件及SPICE模型模型華南理工大學(xué)華南理工大學(xué) 電子與信息學(xué)院電子與信息學(xué)院廣州集成電路設(shè)計(jì)中心廣州集成電路設(shè)計(jì)中心殷瑞祥殷瑞祥 教授教授26.1 無源器件結(jié)構(gòu)及模型無源器件結(jié)構(gòu)及模型6.2 二極管電流方程及二極管電流方程及SPICE模型模型6.3 雙極晶體管電流方程及雙極晶體管電流方程及SPICE模型模型6.4 結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管JFET模型模型6.5 MESFET模型模型6.6 MOS管電流方程及管電流方程及SPICE模型模型6.7 SPICE數(shù)?；旌戏抡娉绦虻脑O(shè)計(jì)流程及方法數(shù)?；旌戏抡娉绦虻脑O(shè)計(jì)流程及方法第六章第

2、六章 集成電路器件及集成電路器件及SPICE模型模型6.1 無源器件結(jié)構(gòu)及模型無源器件結(jié)構(gòu)及模型 3集成電路中的無源元件包括集成電路中的無源元件包括:互連線、電阻、電容、電感、傳輸線等互連線、電阻、電容、電感、傳輸線等 6.1.1 互連線互連線互連線設(shè)計(jì)應(yīng)該注意以下方面：互連線設(shè)計(jì)應(yīng)該注意以下方面： 大多數(shù)連線應(yīng)該盡量短大多數(shù)連線應(yīng)該盡量短 最小寬度最小寬度 保留足夠的電流裕量保留足夠的電流裕量 多層金屬多層金屬 趨膚效應(yīng)和寄生參數(shù)微波和毫米波）趨膚效應(yīng)和寄生參數(shù)微波和毫米波） 寄生效應(yīng)寄生效應(yīng) 6.1.2 電阻電阻實(shí)現(xiàn)電阻有三種方式：實(shí)現(xiàn)電阻有三種方式： 1.晶體管結(jié)構(gòu)中不同材料層的片式電阻

3、不準(zhǔn)確）晶體管結(jié)構(gòu)中不同材料層的片式電阻不準(zhǔn)確）2.專門加工制造的高質(zhì)量高精度電阻專門加工制造的高質(zhì)量高精度電阻 3.互連線的傳導(dǎo)電阻互連線的傳導(dǎo)電阻 4單線和單線和U-型電阻型電阻56GSox2noxTN2()on VtVLVRIW VV )(11TNoxnoxmDSGSDSDSdsGSGSVVWLtgIVIVrVVVV柵、漏短接并工作在飽和區(qū)的柵、漏短接并工作在飽和區(qū)的MOS有源電阻有源電阻 NMOSPMOS7條件：條件：VGS保持不變保持不變VGS保持不變的飽和區(qū)有源電阻保持不變的飽和區(qū)有源電阻8( a ) ( d ) 和和 ( c ) 直流電阻直流電阻 Ron交流電阻交流電阻 rds有

4、源電阻的幾種形式有源電阻的幾種形式6.1.3 電容電容在高速集成電路中，有多種實(shí)現(xiàn)電容的方法：在高速集成電路中，有多種實(shí)現(xiàn)電容的方法：1利用二極管和三極管的結(jié)電容；利用二極管和三極管的結(jié)電容；2利用圖利用圖6.5(a)所示的叉指金屬結(jié)構(gòu)；所示的叉指金屬結(jié)構(gòu)；3利用圖利用圖6.5(b)所示的金屬所示的金屬-絕緣體絕緣體-金屬金屬(MIM)構(gòu)造；構(gòu)造；4利用類似于圖利用類似于圖6.5(b)的多晶硅的多晶硅/金屬金屬-絕緣體絕緣體-多晶硅多晶硅結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)；9叉指結(jié)構(gòu)電容和叉指結(jié)構(gòu)電容和MIM 結(jié)構(gòu)電容結(jié)構(gòu)電容 10MIM電容電容 采用平板電容公式 高頻等效模型 自諧振頻率 f0 品質(zhì)因數(shù) QLCf2

5、10dlwCr011工作頻率工作頻率f f0 / 3dCQG1cQCR50dcdcQ QQQQGRLC6.1.4 電感電感12單匝線圈版圖單匝線圈版圖 ）（pH2)/8ln(26. 1waaLa，w 取微米單位取微米單位 集總電感集總電感13)2860(4 .25)(22ioiorrNrrpHL多匝螺旋形線圈電感值計(jì)算公式多匝螺旋形線圈電感值計(jì)算公式式中：式中：ri=螺旋的內(nèi)半徑，微米，螺旋的內(nèi)半徑，微米， r0=螺旋的外半徑，微米，螺旋的外半徑，微米， N=匝數(shù)。匝數(shù)。電感等效電路電感等效電路14 獲得單端口電感的另一種方法是使用長度ll/4波長的短電傳輸線(微帶或共面波導(dǎo))或使用長度在l/

6、4 l l/2范圍內(nèi)的開路傳輸線。 ltgjZlZ0)(150000/42 2 tanh tan 2 /lZZLllZl cn 雙端口電感與鍵合線電感雙端口電感與鍵合線電感0ZjZ ctg l 傳輸線電感傳輸線電感Z0特征阻抗特征阻抗c0光速光速傳播相位傳播相位工作頻率工作頻率當(dāng)當(dāng)l l/4時，時， l=l當(dāng)當(dāng)l/4l 0, p型反型層型反型層 PHI0 VFB稱之為平帶電壓稱之為平帶電壓, 它是使半導(dǎo)體表面能帶和體內(nèi)能帶拉它是使半導(dǎo)體表面能帶和體內(nèi)能帶拉平而需在平而需在 柵級上所加的電壓柵級上所加的電壓. MS為柵金屬與半導(dǎo)體硅的功函數(shù)之差除以電子電荷為柵金屬與半導(dǎo)體硅的功函數(shù)之差除以電子電

7、荷. 其數(shù)值與其數(shù)值與硅的摻雜類型硅的摻雜類型, 濃度以及柵金屬材料有關(guān)濃度以及柵金屬材料有關(guān).MOSFET一級模型一級模型(Level=1)(續(xù)續(xù)) 柵材料類型由模型參數(shù)柵材料類型由模型參數(shù)TPG決定決定. 柵氧化層與硅半導(dǎo)體的表面電荷密度柵氧化層與硅半導(dǎo)體的表面電荷密度QSS=qNSS NSS為表面態(tài)密度為表面態(tài)密度, 其模型參數(shù)為其模型參數(shù)為NSS. N溝道硅柵增強(qiáng)型溝道硅柵增強(qiáng)型MOSFET: VFB -1.2V, PHI0.6V N溝道硅柵耗盡型溝道硅柵耗盡型MOSFET: VFB -0.60.8V 模型參數(shù)模型參數(shù)LAMBDA()為溝道長度調(diào)制系數(shù)為溝道長度調(diào)制系數(shù). 其物理其物理

8、意義為意義為MOSFET進(jìn)入飽和區(qū)后單位漏進(jìn)入飽和區(qū)后單位漏-源電壓引起的源電壓引起的溝道長度的相對變化率溝道長度的相對變化率.47MOSFET一級模型直流特性涉及的模型參數(shù)一級模型直流特性涉及的模型參數(shù)48參數(shù)符號參數(shù)符號參數(shù)記法參數(shù)記法說明說明VTOVTO襯底零偏置時源閾值電壓襯底零偏置時源閾值電壓KP本征跨導(dǎo)參數(shù)本征跨導(dǎo)參數(shù)GAMMA體效應(yīng)閾值系數(shù)體效應(yīng)閾值系數(shù)PHI2F強(qiáng)反型使的表面勢壘高度強(qiáng)反型使的表面勢壘高度LAMBDA溝道長度調(diào)制系數(shù)溝道長度調(diào)制系數(shù)UOo/n表面遷移率表面遷移率L溝道長度溝道長度LD溝道長度方向上橫向擴(kuò)散長度溝道長度方向上橫向擴(kuò)散長度W溝道寬度溝道寬度TOX T

9、OX柵氧化層厚度柵氧化層厚度TPG柵材料類型柵材料類型NSUBNSUB襯底襯底(阱阱)摻雜濃度摻雜濃度NSSNSS表面態(tài)密度表面態(tài)密度 VTO, KP, GAMMA, PHI, LAMBDA是是 器件參器件參數(shù)數(shù). TOX, TPG, NSUB, NSS是工藝參數(shù)是工藝參數(shù). 若用戶僅給出了工藝參數(shù)若用戶僅給出了工藝參數(shù), SPICE會計(jì)算出相會計(jì)算出相應(yīng)的器件參數(shù)應(yīng)的器件參數(shù).49IS:襯底結(jié)飽和電流襯底結(jié)飽和電流(省缺值為省缺值為0)JS襯底結(jié)飽和電流密度襯底結(jié)飽和電流密度N:襯底襯底PN結(jié)發(fā)射系數(shù)結(jié)發(fā)射系數(shù)AS:源區(qū)面積源區(qū)面積PS:源區(qū)周長源區(qū)周長AD:漏區(qū)面積漏區(qū)面積PD:漏區(qū)周長漏

10、區(qū)周長JSSW:襯底襯底PN結(jié)側(cè)壁單位長度的電流結(jié)側(cè)壁單位長度的電流MOSFET一級模型直流特性涉及的模型參數(shù)一級模型直流特性涉及的模型參數(shù)50/1bstVNVbsssIIe/1bdtVNVbddsIIeIss= ASJS + PSJSSWIds= ADJS + PDJSSWIb=Ibs + Ibd上列上列8個參數(shù)用于計(jì)算個參數(shù)用于計(jì)算1) 襯底電流襯底電流2) 襯襯-源源PN結(jié)漏電流結(jié)漏電流3) 襯襯-漏漏PN結(jié)漏電流結(jié)漏電流其中其中,MOSFET一級模型直流特性涉及的模型參數(shù)一級模型直流特性涉及的模型參數(shù)MOSFET二級模型方程二級模型方程 取消了漸變溝道近似分析法中的一些簡化假設(shè)。取消了

11、漸變溝道近似分析法中的一些簡化假設(shè)。 特別是在計(jì)算整體耗盡電荷時，考慮到了溝道電壓特別是在計(jì)算整體耗盡電荷時，考慮到了溝道電壓的影響。的影響。 同時對基本方程進(jìn)行一系列半經(jīng)驗(yàn)性的修正同時對基本方程進(jìn)行一系列半經(jīng)驗(yàn)性的修正, , 包括包括表層載流子遷移率隨柵極電壓的變化表層載流子遷移率隨柵極電壓的變化, , 引入了襯底引入了襯底摻雜擬合參數(shù)摻雜擬合參數(shù)NANA，反映載流子速率飽和特性的擬合，反映載流子速率飽和特性的擬合參數(shù)參數(shù)Neff, Neff, 確定亞閾值電壓確定亞閾值電壓電流特性曲線的斜率電流特性曲線的斜率快速表面態(tài)匹配參數(shù)快速表面態(tài)匹配參數(shù)NFSNFS等。等。 本質(zhì)上也包括了短、窄溝道效

12、應(yīng)的相關(guān)方程。本質(zhì)上也包括了短、窄溝道效應(yīng)的相關(guān)方程。 51MOSFET三級模型三級模型, 半經(jīng)驗(yàn)短溝道模型半經(jīng)驗(yàn)短溝道模型(Level=3)精確描述各種二級效應(yīng)精確描述各種二級效應(yīng), 又節(jié)省計(jì)算時間又節(jié)省計(jì)算時間.計(jì)算公式中考慮了計(jì)算公式中考慮了1 ) 漏源電源引起的表面勢壘降低而使閾值電漏源電源引起的表面勢壘降低而使閾值電 壓下降的壓下降的靜電反饋效應(yīng)靜電反饋效應(yīng).2 ) 短溝道效應(yīng)和窄溝道效應(yīng)對閾值電壓的影響短溝道效應(yīng)和窄溝道效應(yīng)對閾值電壓的影響.3 ) 載流子極限漂移速度引起的溝道電流飽和效應(yīng)載流子極限漂移速度引起的溝道電流飽和效應(yīng)4 ) 表面電場對載流子遷移率的影響表面電場對載流子遷

13、移率的影響.沿溝道方向沿溝道方向(Y方向方向)的閾值電壓半經(jīng)驗(yàn)公式的閾值電壓半經(jīng)驗(yàn)公式: 52)(2)(22)(YVVFYVVFVVYVbsFNbsFsDSFFBt半經(jīng)驗(yàn)短溝道模型半經(jīng)驗(yàn)短溝道模型(Level=3)(續(xù)續(xù))靜電反饋系數(shù)靜電反饋系數(shù)ETA是模擬靜電反饋效應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛥?shù)是模擬靜電反饋效應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛥?shù).載流子載流子s隨隨VGS而變化而變化THETA稱之為遷移率調(diào)制系數(shù)稱之為遷移率調(diào)制系數(shù), 是模型參數(shù)是模型參數(shù).溝道長度調(diào)制減小量溝道長度調(diào)制減小量L的的 半經(jīng)驗(yàn)公式為半經(jīng)驗(yàn)公式為:k稱之為飽和電場系數(shù)稱之為飽和電場系數(shù), 模型參數(shù)為模型參數(shù)為KAPPA.因而因而, MESFET三

14、級模型新引入的模型參數(shù)為三級模型新引入的模型參數(shù)為:ETA, THETA, KAPPA除此之外除此之外, MESFET三級模型中的閾值電壓三級模型中的閾值電壓, 飽和電壓飽和電壓, 溝道溝道調(diào)制效應(yīng)和漏源電流表達(dá)式等都是半經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式調(diào)制效應(yīng)和漏源電流表達(dá)式等都是半經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式.532238.15 10oxETAC L11(0)sGSTTHETA VV222222pDpDDdsDsatE XE XLkXVVMOSFET49級模型級模型(Level=49, BSIM3V3) 2019年年10月月31日由加州柏克萊分校推出，基于物理的深日由加州柏克萊分校推出，基于物理的深亞微米亞微米MOSFET模型，

15、可用于模擬和數(shù)字電路模擬。模型，可用于模擬和數(shù)字電路模擬。 (1) 閾值電壓下降閾值電壓下降, (2) 非均勻摻雜效應(yīng)非均勻摻雜效應(yīng), (3) 垂直電場引起的遷移率下降垂直電場引起的遷移率下降, (4) 載流子極限漂移速度引起的載流子極限漂移速度引起的 溝道電流飽和效應(yīng)溝道電流飽和效應(yīng), (5) 溝道長度調(diào)制溝道長度調(diào)制 (6) 漏源電源引起的表面勢壘降低而使閾值電壓下降的漏源電源引起的表面勢壘降低而使閾值電壓下降的靜電反饋效應(yīng)靜電反饋效應(yīng). (7) 襯底電流引起的體效應(yīng)襯底電流引起的體效應(yīng) (8) 亞閾值導(dǎo)通效應(yīng)亞閾值導(dǎo)通效應(yīng) (9) 寄生電阻效應(yīng)寄生電阻效應(yīng)54MOSFET49級模型級模型

16、(Level=49, BSIM3V3) 共有共有166(174)個參數(shù)個參數(shù)!67個個DC 參數(shù)參數(shù)13個個AC 和電容參數(shù)和電容參數(shù)2個個NQS模型參數(shù)模型參數(shù)10個溫度參數(shù)個溫度參數(shù)11個個W和和L參數(shù)參數(shù)4個邊界參數(shù)個邊界參數(shù)4個工藝參數(shù)個工藝參數(shù)8個噪聲模型參數(shù)個噪聲模型參數(shù)47二極管二極管, 耗盡層電容和電阻參數(shù)耗盡層電容和電阻參數(shù)8個平滑函數(shù)參數(shù)個平滑函數(shù)參數(shù)(在在3.0版本中版本中)55飛利浦飛利浦MOSFET模型模型(Level=50)共有共有72個模型參數(shù)個模型參數(shù).最適合于對模擬電路進(jìn)行模擬最適合于對模擬電路進(jìn)行模擬.56不同不同MOSFET模型應(yīng)用場合模型應(yīng)用場合Leve

17、l 1簡單簡單MOSFET模型模型Level 22m 器件模擬分析器件模擬分析Level 30.9m 器件數(shù)字分析器件數(shù)字分析BSIM 10.8m 器件數(shù)字分析器件數(shù)字分析BSIM 20.3m 器件模擬與數(shù)字分析器件模擬與數(shù)字分析BSIM 30.5m 器件模擬分析與器件模擬分析與0.1m 器件數(shù)字分析器件數(shù)字分析Level=6 亞微米離子注入器件亞微米離子注入器件Level=50小尺寸器件模擬電路分析小尺寸器件模擬電路分析 Level=11SOI器件器件對電路設(shè)計(jì)工程師來說對電路設(shè)計(jì)工程師來說, 采用什么模型參數(shù)在很大程度上采用什么模型參數(shù)在很大程度上還取決于能從相應(yīng)的工藝制造單位得到何種模型

18、參數(shù)還取決于能從相應(yīng)的工藝制造單位得到何種模型參數(shù).57例例.MODEL CMOSN NMOS ( LEVEL= 49+VERSION= 3.1TNOM= 27TOX= 7.6E-9+XJ= 1E-7NCH= 2.3579E17VTH0= 0.5085347+K1= 0.5435268K2= 0.0166934K3= 2.745303E-3+K3B= 0.6056312W0= 1E-7NLX= 2.869371E-7+DVT0W= 0DVT1W= 0DVT2W= 0+DVT0= 1.7544494DVT1= 0.4703288DVT2= -0.0394498+U0= 489.0696189UA

19、= 5.339423E-10UB= 1.548022E-18+UC= 5.795283E-11VSAT= 1.191395E5A0= 0.8842702+AGS= 0.1613116B0= 1.77474E-6B1= 5E-6+KETA= 5.806511E-3 A1= 0A2= 158臺積電公司某一批臺積電公司某一批0.350.35m CMOSm CMOS工藝工藝NMOSNMOS器件的器件的Star-HSpiceStar-HSpice參參數(shù)數(shù)( (命名為命名為CMOSNCMOSN的的NMOSNMOS模型庫模型庫SpiceSpice文件文件) )59+RDSW= 1.88264E3PRWG=

20、-0.105799PRWB= -0.0152046+WR= 1WINT= 7.381398E-8LINT= 1.030561E-8+XL= -2E-8XW= 0DWG= -1.493222E-8+DWB= 9.792339E-9VOFF= -0.0951708NFACTOR= 1.2401249+CIT= 0CDSC= 4.922742E-3CDSCD= 0+CDSCB= 0ETA0= 2.005052E-3ETAB= 5.106831E-3+DSUB= 0.2068625PCLM= 1.9418893PDIBLC1 = 0.2403315+PDIBLC2= 5.597608E-3 PDIBL

21、CB = -4.18062E-4DROUT= 0.5527689+PSCBE1= 4.863898E8PSCBE2= 1.70429E-5PVAG= 1.0433116+DELTA= 0.01MOBMOD= 1PRT= 0+UTE= -1.5KT1= -0.11KT1L= 0+KT2= 0.022UA1= 4.31E-9UB1= -7.61E-18例例(續(xù)續(xù)1)60+UC1= -5.6E-11AT= 3.3E4WL= 0+WLN= 1WW= -1.22182E-15WWN= 1.137+WWL= 0LL= 0LLN= 1+LW= 0LWN= 1LWL= 0+CAPMOD= 2XPART = 0

22、.4CGDO= 1.96E-10+CGSO= 1.96E-10CGBO= 0CJ= 9.384895E-4+PB= 0.7644361MJ= 0.3394296CJSW= 2.885151E-10+PBSW= 0.8683237MJSW= 0.1808065PVTH0= -0.0101318+PRDSW= -159.9288563PK2= -9.424037E-4WKETA= 4.696914E-3+LKETA= -6.965933E-3PAGS= 0.0718NQSMOD = 1+ELM= 5 )*END CMOSN例例(續(xù)續(xù))616.1 無源器件結(jié)構(gòu)及模型無源器件結(jié)構(gòu)及模型6.2 二極管電

23、流方程及二極管電流方程及SPICE模型模型6.3 雙極晶體管電流方程及雙極晶體管電流方程及SPICE模型模型6.4 結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管JFET模型模型6.5 MESFET模型模型6.6 MOS管電流方程及管電流方程及SPICE模型模型6.7 SPICE數(shù)模混合仿真程序的設(shè)計(jì)流程及方法數(shù)?；旌戏抡娉绦虻脑O(shè)計(jì)流程及方法第六章第六章 集成電路器件及集成電路器件及SPICE模型模型采用采用SPICE的電路設(shè)計(jì)流程的電路設(shè)計(jì)流程電路元件的電路元件的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 標(biāo)題、結(jié)束和注釋語句標(biāo)題、結(jié)束和注釋語句 標(biāo)題語句必須出現(xiàn)在輸入文件的第一行，例如標(biāo)題語句必須出現(xiàn)在輸入文件的第一行

24、，例如 Low Noise Amplifier或或 Test Circuit結(jié)束語句必須在輸入文件的最后一行，標(biāo)記文件結(jié)束結(jié)束語句必須在輸入文件的最后一行，標(biāo)記文件結(jié)束 .END注釋語句用于對文件功能進(jìn)行說明，以注釋語句用于對文件功能進(jìn)行說明，以“*”開頭開頭 * This is a feed back resistor. 電路元件的電路元件的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 基本元件語句基本元件語句基本元件除二極管、晶體管、場效應(yīng)管包括基本元件除二極管、晶體管、場效應(yīng)管包括電阻電阻R電容電容C電感電感L互感互感M無耗傳輸線無耗傳輸線線性電壓控制電流線性電壓控制電流/電壓源電壓源線性電流控制

25、電流線性電流控制電流/電壓源電壓源獨(dú)立電源獨(dú)立電源PULSE SIN EXP PWL SFFM）電阻元件的電阻元件的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 格式格式Rxxxx N1 N2 Value TC=TC1 Rxxxx電阻標(biāo)識，如電阻標(biāo)識，如R230、RCE等等N1、N2電阻的兩個連接結(jié)點(diǎn)標(biāo)號電阻的兩個連接結(jié)點(diǎn)標(biāo)號Value電阻值，可以采用比例縮寫因子電阻值，可以采用比例縮寫因子TC1、TC2一次、二次溫度系數(shù)一次、二次溫度系數(shù) 例例RB 15 18 1MEG TC=0.0012,0.0002R25 20 23 3.9K TC=0.001RS 1 5 100 電容元件的電容元件的SPICE輸

26、入語句格式輸入語句格式 格式格式Cxxxx N+ N- Value Cxxxx電容標(biāo)識，如電容標(biāo)識，如C230、CBE等等N+、N- 電容的正、負(fù)連接結(jié)點(diǎn)標(biāo)號電容的正、負(fù)連接結(jié)點(diǎn)標(biāo)號Value電容值，可以采用比例縮寫因子電容值，可以采用比例縮寫因子Incond測試電壓值測試電壓值 例例CB 15 18 1UF IC=10VC25 20 23 19PF非線性電容元件的非線性電容元件的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 格式格式Cxxxx N+ N- POLY C0 C1 C2 Cxxxx電容標(biāo)識，如電容標(biāo)識，如C230、CBE等等N+、N- 電容的正、負(fù)連接結(jié)點(diǎn)標(biāo)號電容的正、負(fù)連接結(jié)點(diǎn)標(biāo)號C0、

27、C1多項(xiàng)式系數(shù)多項(xiàng)式系數(shù)Incond測試電壓值測試電壓值 例例CB 15 18 POLY 1P 0.2P 0.01P IC=10V電感元件的電感元件的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 格式格式Lxxxx N+ N- Value Lxxxx電感標(biāo)識，如電感標(biāo)識，如L230、LCE等等N+、N- 電感的正、負(fù)連接結(jié)點(diǎn)標(biāo)號電感的正、負(fù)連接結(jié)點(diǎn)標(biāo)號Value電感值，可以采用比例縮寫因子電感值，可以采用比例縮寫因子Incond測試電流值測試電流值 例例LB 15 18 1MH IC=1MAL25 20 23 19U非線性電感元件的非線性電感元件的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 格式格式Lxxxx

28、N+ N- POLY L0 L1 L2 Lxxxx電感標(biāo)識，如電感標(biāo)識，如L230、LCE等等N+、N- 電感的正、負(fù)連接結(jié)點(diǎn)標(biāo)號電感的正、負(fù)連接結(jié)點(diǎn)標(biāo)號L0、L1多項(xiàng)式系數(shù)多項(xiàng)式系數(shù)Incond測試電流值測試電流值 例例LD 15 18 POLY 10U 1U 2N IC=1MA互感元件的互感元件的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 格式格式Kxxxx Lyyyy Lzzzz Value Kxxxx互感標(biāo)識，如互感標(biāo)識，如K230、KB等等Lyyyy、Lzzzz兩個互相耦合的電感名兩個互相耦合的電感名Value互感值互感值0, 1） 例例K43 L3 L4 0.82KIN LS LIN 0.

29、9理想傳輸線的理想傳輸線的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 格式格式Txxxx N1 N2 N3 N4 Z0=Value1 F=Freq Txxxx傳輸線標(biāo)識，如傳輸線標(biāo)識，如T230、TCE等等N1、N2、N3、N4兩個端口結(jié)點(diǎn)標(biāo)號兩個端口結(jié)點(diǎn)標(biāo)號Value1傳輸線特性阻抗值傳輸線特性阻抗值Value2傳輸線延遲值傳輸線延遲值Freq頻率頻率 Nrmlen歸一化電長度歸一化電長度(對波長對波長) 例例TS 1 0 5 0 Z0=50 TD=100P 線性電壓控制受控源的線性電壓控制受控源的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 格式格式G/Exxxx N+ N- NC+ NC- Vlalue

30、G/Exxxx受控電流受控電流/壓源標(biāo)識，如壓源標(biāo)識，如G30、EB等等N+、N- 受控源的正負(fù)兩個輸出連接結(jié)點(diǎn)標(biāo)號受控源的正負(fù)兩個輸出連接結(jié)點(diǎn)標(biāo)號 NC+、NC- 控制端口的正負(fù)連接結(jié)點(diǎn)標(biāo)號控制端口的正負(fù)連接結(jié)點(diǎn)標(biāo)號Value控制系數(shù)控制系數(shù)2跨導(dǎo)、電壓增益）跨導(dǎo)、電壓增益） 例例G12 2 0 1 0 1.8ME3 3 0 21 0 50線性電流控制受控源的線性電流控制受控源的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 格式格式F/Hxxxx N+ N- Vname Vlalue F/Hxxxx受控電流受控電流/壓源標(biāo)識，如壓源標(biāo)識，如F3、H2等等N+、N- 受控源的正負(fù)兩個輸出結(jié)點(diǎn)標(biāo)號受控源的

31、正負(fù)兩個輸出結(jié)點(diǎn)標(biāo)號Vname控制電流支路電壓源標(biāo)識控制電流支路電壓源標(biāo)識Value控制系數(shù)電流增益、轉(zhuǎn)移電阻）控制系數(shù)電流增益、轉(zhuǎn)移電阻） 例例F2 15 18 VS 2H5 20 23 VBE 3.9K直流獨(dú)立電壓直流獨(dú)立電壓/流源的流源的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 格式格式V/Ixxxx N+ N- DC/Tran Value V/Ixxxx獨(dú)立電壓獨(dú)立電壓/流源標(biāo)識，如流源標(biāo)識，如V3、I2等等N+、N- 電源的正負(fù)兩個輸出結(jié)點(diǎn)標(biāo)號電源的正負(fù)兩個輸出結(jié)點(diǎn)標(biāo)號DC/Tran Value直流和瞬態(tài)值，直流和瞬態(tài)值，0值可略值可略 例例VCC 15 0 DC 12VIS 5 2 1M

32、正弦信號源的正弦信號源的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 格式格式V/Ixxxx N+ N- SIN(V0 VA Freq TD Theta) V/Ixxxx信號電壓信號電壓/流源標(biāo)識，如流源標(biāo)識，如V3、I2等等N+、N- 電源的正負(fù)兩個輸出結(jié)點(diǎn)標(biāo)號電源的正負(fù)兩個輸出結(jié)點(diǎn)標(biāo)號V0/VA/Freq/TD/Theta直流分量直流分量/交流幅度交流幅度/頻率頻率/延遲時間延遲時間/衰減系數(shù)衰減系數(shù) 例例VIN 5 0 SIN(0 5 10MEG 1P 0)0sin(2()Theta tVVA eFreq tTD脈沖信號源的脈沖信號源的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 格式格式V/Ixxxx N

33、+ N- PULSE(V1 V2 TD TR TF PW PER) V/Ixxxx信號電壓信號電壓/流源標(biāo)識，如流源標(biāo)識，如V3、I2等等N+、N- 電源的正負(fù)兩個輸出結(jié)點(diǎn)標(biāo)號電源的正負(fù)兩個輸出結(jié)點(diǎn)標(biāo)號V1/V2/TD/TR/TF/PW/PER初值初值/幅值幅值/延遲時延遲時間間/上升時間上升時間/下降時間下降時間/脈寬脈寬/周期周期 例例VIN 5 0 PULSE(0 5 0 5N 10N 20N 1M)其它信號源其它信號源 指數(shù)波指數(shù)波EXP(V1 V2 TD1 TAU1 TD2 TAU2) 分段線性波分段線性波PWL(T1 V1 T2 V2 T3 V3 ) 單頻調(diào)頻波單頻調(diào)頻波SFEM(

34、V0 VA FC MDI FS)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 器件常常用一套器件模型參數(shù)來進(jìn)行定義。因而，需器件常常用一套器件模型參數(shù)來進(jìn)行定義。因而，需要用一條獨(dú)立的要用一條獨(dú)立的.MODEL語句來定義一套器件模型參數(shù)語句來定義一套器件模型參數(shù),并指定一個專用的模型并指定一個專用的模型名。然后，名。然后，SPICE中的器件描述語句就可以引用這個中的器件描述語句就可以引用這個模型名。模型名。 二極管二極管D 雙極結(jié)型晶體管雙極結(jié)型晶體管BJT結(jié)型場效應(yīng)管結(jié)型場效應(yīng)管JFET與與MESFET MOSFET MESFET二極管的二極管的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 格式格式Dxxxx N+ N- M

35、name IC=VD) Dxxxx二極管標(biāo)識，如二極管標(biāo)識，如D3、DB等等N+、N- 二極管的正負(fù)結(jié)點(diǎn)標(biāo)號二極管的正負(fù)結(jié)點(diǎn)標(biāo)號Mname模型名模型名Area面積因子，缺省值面積因子，缺省值1OFFDC分析的分析的ON/OFF起始條件，省卻值為起始條件，省卻值為ON. VDAC分析的初始條件分析的初始條件 例例D10 13 18 Diode 2.0 0.1 IC=0.3雙極性三極管的雙極性三極管的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 格式格式Qxxxx NC NB NE Mname IC=VBE,VCE) Qxxxx三極管標(biāo)識，如三極管標(biāo)識，如Q3、Q10等等NC、NB、NE 三極管的三個電極結(jié)

36、點(diǎn)標(biāo)號三極管的三個電極結(jié)點(diǎn)標(biāo)號Mname模型名模型名Area面積因子，缺省值面積因子，缺省值1OFFDC分析的分析的ON/OFF起始條件，省卻值為起始條件，省卻值為ON. VBE、VCEAC分析的初始條件分析的初始條件 例例Q12 12 13 18 Qmod IC=0.6,3.0JFET/MESFET的的SPICE輸入語句格式輸入語句格式 格式格式J/Zxxxx ND NG NS Mname IC=VDS,VGS) J/ZxxxxJFET/MESFET標(biāo)識，如標(biāo)識，如J3、Z10等等ND、NG、NS 漏、柵、源極結(jié)點(diǎn)標(biāo)號漏、柵、源極結(jié)點(diǎn)標(biāo)號Mname模型名模型名Area面積因子，缺省值面積因子

37、，缺省值1OFFDC分析的分析的ON/OFF起始條件，省卻值為起始條件，省卻值為ON. VDS、VGSAC分析的初始條件分析的初始條件 例例J2 2 4 6 Jmod IC=0.6,3.0MOSFET的的SPICE輸入語句格式輸入語句格式Mxxx nd ng ns mname MxxxMOSFET元件名元件名.nd, ng, ns, nb漏漏, 柵柵, 源和襯底的源和襯底的 節(jié)點(diǎn)名節(jié)點(diǎn)名mname模型名模型名, 必須引用一個必須引用一個MOSFET模型模型.L溝道長度溝道長度, 省卻值為省卻值為100W溝道寬度溝道寬度, 省卻值為省卻值為100AD、AS漏和源擴(kuò)散結(jié)面積漏和源擴(kuò)散結(jié)面積, 省卻

38、值為省卻值為0PD、PS漏和源擴(kuò)散結(jié)周長漏和源擴(kuò)散結(jié)周長, 省卻值為省卻值為0MOSFET的的SPICE元件輸入格式元件輸入格式NRD、NRS計(jì)算電阻用的漏和源擴(kuò)散方塊數(shù)計(jì)算電阻用的漏和源擴(kuò)散方塊數(shù),省卻省卻值為值為0OFFDC分析的分析的ON/OFF起始條件，省卻值為起始條件，省卻值為ON.IC初始電壓條件初始電壓條件.TEMP器件工作溫度器件工作溫度, 單位為單位為C.M乘積因子乘積因子, 省卻值為省卻值為1.GEO漏漏/源幾何尺寸分?jǐn)倲?shù)源幾何尺寸分?jǐn)倲?shù), 省卻值為省卻值為0.模型語句模型語句 模型語句的通用格式為：模型語句的通用格式為：.MODEL Mname Type Pname1=P1,Pname2=P2, Mname模型名稱模型名稱Type模型類型模型類型D、NPN、PNP、NJF、PJF、NMOS、PMOS）Pname1、Pname2參數(shù)名由參數(shù)名由Spice規(guī)定）規(guī)定）P1、P2參數(shù)值參數(shù)值 例句例句: .MODEL MODE1 NPN BF=50,IS=1E-13,VBF=50 .MODEL MODE2 PNP BF=100,IS=1E-12,VBF=30模型語句模型語句n 二極管模型二極管模