Dispositivos semicondutores em SPICE

O SPICE ( S imulação P rograma, I ntegrado C ircuit E mphesis) programa de simulação eletrônica fornece elementos de circuito e modelos para semicondutores. Os nomes dos elementos SPICE começam com d, q, j ou m correspondem aos elementos diodo, BJT, JFET e MOSFET, respectivamente. Esses elementos são acompanhados por “modelos” correspondentes. Esses modelos têm listas extensas de parâmetros que descrevem o dispositivo. Porém, não os listamos aqui. Nesta seção, fornecemos uma breve lista de modelos simples de especiarias para semicondutores, apenas o suficiente para começar. Para obter mais detalhes sobre os modelos e uma lista extensa de parâmetros do modelo, consulte Kuphaldt. [TRK] Esta referência também fornece instruções sobre como usar o SPICE.

Modelos:

Diodo

Diodo: A declaração de diodo começa com um nome de elemento de diodo que deve começar com “d” mais caracteres opcionais. Alguns exemplos de nomes de elemento de diodo incluem:d1, d2, dtest, da, db, d101, etc. Dois números de nó especificam a conexão do ânodo e do cátodo, respectivamente, a outros componentes. Os números dos nós são seguidos por um nome de modelo, referindo-se a uma declaração “.model”.

A linha de declaração do modelo começa com “.model”, seguido pelo nome do modelo que corresponde a uma ou mais declarações de diodo. A seguir vem um “d” indicando que um diodo está sendo modelado. O restante da instrução do modelo é uma lista de parâmetros opcionais de diodo no formato ParameterName =ParameterValue. Nenhum é mostrado no exemplo abaixo. Para obter uma lista, consulte a referência, “diodos”. [TRK]

Forma geral:d [nome] [ânodo] [cátodo] [modelo] .modelo [nome do modelo] d ([parmtr1 =x] [parmtr2 =y]...) Exemplo:d1 1 2 mod1 .model mod1 d

Modelos para números de peças de diodos específicos são geralmente fornecidos pelo fabricante de diodos de semicondutores. Esses modelos incluem parâmetros. Caso contrário, os parâmetros assumem os chamados “valores padrão”, como no exemplo.

Transistor de junção bipolar (BJT)

BJT, transistor de junção bipolar: A instrução do elemento BJT começa com um nome de elemento que deve começar com “q” com os caracteres designadores de símbolo de circuito associados, por exemplo:q1, q2, qa, qgood. Os números dos nós BJT (conexões) identificam a fiação do coletor, base e emissor, respectivamente. Um nome de modelo após os números dos nós está associado a uma instrução de modelo.

Forma geral:q [nome] [coletor] [base] [emissor] [modelo] .modelo [nome do modelo] [npn ou pnp] ([parmtr1 =x]...) Exemplo:q1 2 3 0 mod1 .model mod1 pnp Exemplo:q2 7 8 9 q2n090 .model q2n090 npn (bf =75)

A declaração do modelo começa com “.model”, seguido pelo nome do modelo, seguido por um de “npn” ou “pnp”. A lista opcional de parâmetros segue e pode continuar por algumas linhas, começando com o símbolo de continuação de linha “+”, mais. Acima está o parâmetro β direto definido como 75 para o modelo q2n090 hipotético. Modelos detalhados de transistores estão freqüentemente disponíveis nos fabricantes de semicondutores.

Transistor de efeito de campo (FET)

FET, transistor de efeito de campo A declaração do elemento do transistor de efeito de campo começa com um nome de elemento começando com “j” para JFET associado a alguns caracteres únicos, por exemplo:j101, j2b, jalpha, etc. Os números dos nós seguem para os terminais de dreno, porta e fonte, respectivamente. Os números dos nós definem a conectividade com outros componentes do circuito. Finalmente, um nome de modelo indica o modelo JFET a ser usado.

Forma geral:j [nome] [dreno] [portão] [fonte] [modelo] .modelo [nome do modelo] [njf ou pjf] ([parmtr1 =x]...) Exemplo:j1 2 3 0 mod1 .model mod1 pjf j3 4 5 0 mod2 .model mod2 njf (vto =-4,0)

O “.model” na instrução do modelo JFET é seguido pelo nome do modelo para identificar este modelo para a (s) instrução (ões) do elemento JFET que o usa. Após o nome do modelo está pjf ou njf para o canal p ou canal n JFET, respectivamente. Uma longa lista de parâmetros JFET pode vir a seguir. Mostramos apenas como definir Vp, tensão de corte, para -4,0 V para um modelo JFET de canal n. Caso contrário, este parâmetro vto é padronizado para -2,5 V ou 2,5 V para dispositivos de canal n ou canal p, respectivamente.

Transistor de efeito de campo de óxido de metal (MOSFET)

MOSFET, transistor de efeito de campo de óxido metálico O nome do elemento MOSFET deve começar com “m” e é a primeira palavra na instrução do elemento. A seguir estão os quatro números de nó para o dreno, porta, fonte e substrato, respectivamente. O próximo é o nome do modelo. Observe que a origem e o substrato estão conectados ao mesmo nó “0” no exemplo. Os MOSFETs discretos são empacotados como três dispositivos terminais, a fonte e o substrato são o mesmo terminal físico. Os MOSFETs integrados são quatro dispositivos terminais; o substrato é um quarto terminal. Os MOSFETs integrados podem ter vários dispositivos compartilhando o mesmo substrato, separados das fontes. Porém, as fontes ainda podem estar conectadas ao substrato comum.

Forma geral:m [nome] [dreno] [portão] [fonte] [substrato] [modelo] .modelo [nome do modelo] [nmos ou pmos] ([parmtr1 =x]...) Exemplo:m1 2 3 0 0 mod1 m5 5 6 0 0 mod4 .model mod1 pmos .model mod4 nmos (vto =1)

A declaração do modelo MOSFET começa com “.model” seguido pelo nome do modelo seguido por “pmos” ou “nmos”. Seguem os parâmetros opcionais do modelo MOSFET. A lista de parâmetros possíveis é longa. Consulte o Volume 5, “MOSFET” para obter detalhes. Os fabricantes de MOSFET [TRK] fornecem modelos detalhados. Caso contrário, os padrões estarão em vigor.

As informações de SPICE do semicondutor mínimo são fornecidas nesta seção. Os modelos mostrados aqui permitem a simulação de circuitos básicos. Em particular, esses modelos não levam em consideração a operação de alta velocidade ou alta frequência. As simulações são mostradas no Volume 5, Capítulo 7, “Usando SPICE ...”.

REVER:

• Semicondutores podem ser simulados por computador com SPICE.
• SPICE fornece declarações de elementos e modelos para o diodo, BJT, JFET e MOSFET.