原创 MOSFET的SPICE子电路模型

2021-4-2 15:23 421 3 3 分类: EDA/ IP/ 设计与制造
从本文开始将以MOSFET为例分两次介绍SPICE子电路模型。

SPICE的子电路模型(复习)

关于器件模型和子电路模型的基本结构,已经在“SPICE模型的种类”中介绍过,但子电路模型稍微复杂些,所以在这里先回顾一下。

子电路模型是电路的模型,在模型中含有电路连接信息和器件模型等。

上面是Nch MOSFET和二极管组合的子电路模型示例,其中包括电路连接、MOSFET的器件模型、二极管的器件模型。“模型内部的电路连接”的描述,由实例名、连接引脚以及模型名组成。在模型中描述了MOSFET M1和二极管D1的连接。

实际的子电路模型示例

为了便于理解,前面使用了简易模型进行了说明,下面使用实际的子电路模型来进一步说明。以下是ROHM的Nch MOSFET的子电路模型的电路和电路连接描述。在前面的示例中,出现了“M1”这个MOSFET的器件模型。明明有器件模型,却出现“MOSFET的子电路模型”,为什么呢?这是因为器件模型基本上是理想的模型,因此现实的MOSFET特性多使用在MOSFET器件模型基础上基于寄生分量和温度特性等创建的子电路模型。当然,连接电源IC所需的部件并作为电源工作的电路等的子电路模型也有很多,但在这里作为示例的话会过于复杂,因此这里选择以MOSFET的子电路模型为例进行说明。

首先来看从M1到R2的各个连接的描述和电路图的节点编号。描述的含义应该是浅显易懂的。

这个子电路模型的基础—MOSFET M1连接了反馈电容、栅极电阻、体二极管、提供导通电阻Ron温度特性的电阻,作为SPICE模型,所呈现的特性是接近现实MOSFET特性的。

下面是该子电路模型的所有描述。继刚才的连接信息之后是MOSFET、二极管、电阻的器件模型描述,这些组成子电路模型。表格中是各器件模型的参数。

顺便提一下,要想创建出色的SPICE模型(即呈现真实特性的SPICE模型),如何在子电路模型中嵌入这些特性是需要技术诀窍和经验积累的。这取决于模型提供商,因此也需要通过将仿真结果与实际特性进行比较等,来确认真实程度。

与子电路模型的各器件模型参数之间的关系

图中是“其1”中使用的MOSFET子电路模型的结构。从图中可以看出MOSFET的基础模型、二极管、电阻的参数设置会对哪些特性产生实际影响。

下面是各参数和通过仿真获得的特性曲线图。红色字体表示参数和影响。希望通过这些信息能够理解相关的关联性。

来源:techclass.rohm

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