SPICE PJFET

Совместимый со SPICE P-канал JFET

  • Библиотека:
  • Simscape / Электрический / Дополнительные Компоненты / Полупроводники SPICE

  • SPICE PJFET block

Описание

Блок SPICE PJFET представляет совместимый со SPICE Полевой транзистор соединения P-канала (PJFET). Если напряжение применилось к порту логического элемента, gx, больше, напряжение применилось к исходному порту, sx, ток между исходным портом и портом дренажа, dx, уменьшаются.

SPICE или Программа Симуляции с Акцентом Интегральной схемы, является инструментом симуляции для электронных схем. Можно преобразовать некоторые подсхемы SPICE в эквивалентные модели Simscape™ Electrical™ с помощью блока Environment Parameters и совместимых со SPICE блоков из библиотеки Additional Components. Для получения дополнительной информации смотрите subcircuit2ssc.

Уравнения

Переменные для уравнений блока SPICE PJFET включают:

  • Переменные, которые вы задаете путем определения параметров для блока SPICE PJFET. Видимость некоторых параметров зависит от значения, которое вы устанавливаете для других параметров. Для получения дополнительной информации смотрите Параметры.

  • Настроенные геометрией переменные, которые зависят от нескольких из значений, что вы задаете параметры использования для блока SPICE PJFET. Для получения дополнительной информации смотрите Настроенные Геометрией Переменные.

  • Температура, T, который является 300.15 K по умолчанию. Можно использовать различное значение путем определения параметров для блока SPICE PJFET или путем определения параметров и для блока SPICE PJFET и для блока Environment Parameters. Для получения дополнительной информации смотрите Транзисторную Температуру.

  • Температурные зависимые переменные. Для получения дополнительной информации смотрите Температурную Зависимость.

  • Минимальная проводимость, GMIN, который является 1e-12 1/Ohm по умолчанию. Можно использовать различное значение путем определения параметра для блока Environment Parameters. Для получения дополнительной информации смотрите Минимальную Проводимость.

Настроенные геометрией переменные

Несколько переменных в уравнениях для модели полевого транзистора соединения P-канала рассматривают геометрию устройства, которое представляет блок. Эти настроенные геометрией переменные зависят от переменных, которые вы задаете путем определения параметров блоков SPICE PJFET. Настроенные геометрией переменные зависят от этих переменных:

  • Область Область устройства

  • Шкала Количество параллельных подключенных устройств

  • Связанная неприспособленная переменная

Таблица включает настроенные геометрией переменные и уравнения определения.

ПеременнаяОписаниеУравнение
BETAdНастроенная геометрией активная межэлектродная проводимость

BETAd=BETA*AREA*SCALE

CGDdНастроенная геометрией емкость затвор-сток нулевого смещения

CGDd=CGD*AREA*SCALE

CGSdНастроенная геометрией емкость затвор-исток нулевого смещения

CGSd=CGS*AREA*SCALE

ISdНастроенное геометрией текущее насыщение

ISd=IS*AREA*SCALE

RSdНастроенное геометрией исходное сопротивление

RSd=RSAREA*SCALE

RDdНастроенное геометрией сопротивление дренажа

RDd=RDAREA*SCALE

Транзисторная температура

Можно использовать эти опции, чтобы задать транзисторную температуру, T:

  • Фиксированная температура — блок использует температуру, которая независима от температуры схемы, когда параметр Model temperature dependence using в настройках Temperature блока SPICE PJFET устанавливается на Fixed temperature. Для этой модели блок устанавливает T, равный TFIXED.

  • Температура устройства — блок использует температуру, которая зависит от температуры схемы, когда параметр Model temperature dependence using в настройках Temperature блока SPICE PJFET устанавливается на Device temperature. Для этой модели блок задает температуру как

    T=TC+TOFFSET

    Где:

    • TC является температурой схемы.

      Если нет блока Environment Parameters в схеме, TC равен 300.15 K.

      Если существует блок Environment Parameters в схеме, TC равен значению, которое вы задаете для параметра Temperature в настройках SPICE блока Environment Parameters. Значением по умолчанию для параметра Temperature является 300.15 K.

    • TOFFSET является смещением локальная температура схемы.

Минимальная проводимость

Минимальная проводимость, GMIN, имеет значение по умолчанию 1e–12 1/Ohm. Задавать различное значение:

  1. Если нет блока Environment Parameters в транзисторной цепи, добавьте тот.

  2. В настройках SPICE блока Environment Parameters задайте желаемое значение GMIN для параметра GMIN.

Модель исходного логического элемента Текущего Напряжения

Эта таблица показывает уравнения, которые задают отношение между исходным током затвора, Isg, и исходным напряжением затвора, Vsg. Как применимые, параметры модели сначала настроены для температуры. Для получения дополнительной информации смотрите Температурную Зависимость.

Применимая область значений значений VsgСоответствующее уравнение Isg

Vsg>80*Vt

Isg=ISd*((VsgVt79)e801)+Vsg*Gmin

80*VtVsg

Isg=ISd*(eVsg/Vt1)+Vsg*Gmin

Где:

  • ISd является настроенным геометрией текущим насыщением.

  • Vt является тепловым напряжением, таким что Vt=ND*k*T/q.

  • ND является коэффициентом эмиссии.

  • q является элементарным зарядом на электроне.

  • k является Постоянная Больцмана.

  • T является транзисторной температурой. Для получения дополнительной информации смотрите Транзисторную Температуру

  • GMIN является транзисторной проводимостью минимума. или больше информации, смотрите Минимальную Проводимость

Модель логического элемента дренажа Текущего Напряжения

Эта таблица показывает отношение между током затвора дренажа, Idg, и напряжением затвора дренажа, Vdg. Когда применимые, параметры модели сначала настроены для температуры.

Применимая область значений значений VdgСоответствующее уравнение Idg

Vdg>80*Vt

Idg=ISd*((VdgVt79)e801)+Vdg*Gmin

80*VtVdg

Idg=ISd*(eVdg/Vt1)+Vdg*Gmin

Модель исходного дренажа Текущего Напряжения

Эта таблица показывает отношение между текущим исходным дренажом, Isd, и напряжением исходного дренажа, Vsd, в режиме normal mode (Vsd ≥ 0). Когда применимые, параметры модели сначала настроены для температуры.

Применимая область значений Vsg и значений VdgСоответствующее уравнение Isd

Vsg-Vto0

Isd=0

0<Vsg-VtoVsd

Isd=βd(VsgVto)2(1+λVsd)

0<Vsd<Vsg-Vto

Isd=βdVsd(2(Vsg-Vto)-Vsd)(1+λVsd)

Где:

  • Vto является пороговым напряжением.

  • βd является настроенной геометрией активной межэлектродной проводимостью.

  • λ является модуляцией канала.

Эта таблица показывает отношение между текущим исходным дренажом, Isd, и напряжением исходного дренажа, Vsd, в обратном режиме (Vsd <0). Когда применимые, параметры модели сначала настроены для температуры.

Применимая область значений Vsggs и значений VdgСоответствующее уравнение Isd

Vdg-Vto0

Isd=0

0<Vdg-VtoVsd

Isd=βd(VdgVto)2(1λVsd)

0<Vsd<Vdg-Vto

Isd=βdVsd(2(Vdg-Vto)+Vsd)(1λVsd)

Модель заряда соединения

Эта таблица показывает отношение между исходным зарядом затвора, Qsg, и исходным напряжением затвора, Vsg. Когда применимые, параметры модели сначала настроены для температуры.

Применимая область значений значений VsgСоответствующее уравнение Qsg
Vsg<FC*VJQsg=CGSd*VJ*(1-(1-VsgVJ)1MG)1MG
VsgFC*VJ

Qsg=CGSd*(F1+F3*(Vsg-FC*VJ)+MG*(Vsg2-(FC*VJ)2)2*VJF2)

Где:

  • FC является коэффициентом емкости.

  • VJ является потенциалом соединения.

  • CGSd является емкостью затвор-исток нулевого смещения.

  • MG является коэффициентом классификации.

  • F1=VJ*(1-(1-FC)1MG)1MG

  • F2=(1-FC)1+MG

  • F3=1-FC*(1+MG)

Эта таблица показывает отношение между зарядом затвора дренажа, Qdg, и напряжением затвора дренажа, Vdg. Когда применимые, параметры модели сначала настроены для температуры.

Применимая область значений значений VdgСоответствующее уравнение Qdg
Vdg<FC*VJQdg=CGDd*VJ*(1-(1-VdgVJ)1MG)1MG
VdgFC*VJQdg=CGDd*(F1+F3*(Vdg-FC*VJ)+MG*(Vdg2-(FC*VJ)2)2*VJF2)

Где:

  • CGDd является настроенной геометрией емкостью затвор-сток нулевого смещения.

Температурная зависимость

Блок обеспечивает это отношение между насыщением текущий IS и транзисторной температурой T:

IS(T)=ISd*(T/Tmeas)XTIND*e(TTmeas1)*EGVt

Где:

  • ISd является настроенным геометрией текущим насыщением.

  • Tmeas является температурой экстракции параметра.

  • XTI является насыщением текущая температурная экспонента.

  • EG является энергетическим кризисом.

  • Vt является тепловым напряжением, таким что Vt=ND*k*T/q.

  • ND является коэффициентом эмиссии.

Отношение между потенциалом соединения, VJ и транзисторной температурой T

VJ(T)=VJ*(TTmeas)-3*k*Tq*log(TTmeas)-(TTmeas)*EGTmeas+EGT

Где:

  • VJ является потенциалом соединения.

  • EGTmeas=1.16eV-(7.02e-4*Tmeas2)/(Tmeas+1108)

  • EGT=1.16eV-(7.02e-4*T2)/(T+1108)

Отношение между емкостью перехода источника логического элемента, CGS, и транзисторной температурой, T:

CGS(T) = CGSd*[1+MG*(400e6*(T-Tmeas)-VJ(T)-VJVJ)]

Где:

  • CGSd является настроенной геометрией емкостью затвор-исток нулевого смещения.

Блок использует уравнение CGS(T), чтобы вычислить емкость перехода дренажа логического элемента путем замены CGDd, емкостью затвор-сток нулевого смещения, для CGSd.

Отношение между активной межэлектродной проводимостью, β и транзисторной температурой T

β(T)=βd*(TTmeas)

Где βd является настроенной геометрией активной межэлектродной проводимостью.

Допущения и ограничения

  • Блок не поддерживает шумовой анализ.

  • Блок применяет начальные условия через конденсаторы соединения а не через порты блока.

Порты

Сохранение

развернуть все

Электрический порт сохранения сопоставлен с транзисторным выводом затвора.

Электрический порт сохранения, сопоставленный с транзистором, истощает терминал.

Электрический порт сохранения сопоставлен с транзисторным исходным терминалом.

Параметры

развернуть все

Основной

Область Transistor. Значение должно быть больше 0.

Количество параллельных транзисторов блок представляет. Значение должно быть целым числом, больше, чем 0.

Исходное напряжение затвора, выше которого транзистор производит ненулевой текущий дренаж.

Производная дренажа, текущего относительно напряжения затвора. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Модуляция канала.

Величина тока, к которому уравнение тока затвора приближается асимптотически для очень больших уровней обратного смещения. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Транзисторное сопротивление дренажа. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Транзисторное исходное сопротивление. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Транзисторный коэффициент эмиссии или фактор идеальности. Значение должно быть больше 0.

Емкость перехода

Опции для моделирования емкости перехода:

  • No — Не включайте емкость перехода в модель.

  • Yes — Задайте емкость перехода нулевого смещения, потенциал соединения, градуируя коэффициент, коэффициент емкости истощения прямого смещения, и время транспортировки.

Зависимости

Выбор Yes отсоединяет связанные параметры.

Значение емкости помещается между логическим элементом и источником. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Yes для параметра Model junction capacitance.

Значение емкости помещается между логическим элементом и дренажом. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Yes для параметра Model junction capacitance.

Потенциал соединения, VJ. Значение должно быть больше 0.01 V.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Yes для параметра Model junction capacitance.

Градуируя коэффициент, M. Значение должно быть больше 0 и меньше, чем 0.9.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Yes для параметра Model junction capacitance.

Подходящий коэффициент, FC, который определяет количество уменьшения емкости истощения с приложенным напряжением. Значение должно быть больше или быть равно 0 и меньше, чем 0.95.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Yes для параметра Model junction capacitance.

Опции для определения начальных условий:

  • No — Не задавайте начальное условие для модели.

  • Yes — Задайте начальное транзисторное напряжение.

    Примечание

    Блок SPICE PJFET применяет начальное транзисторное напряжение через конденсаторы соединения а не через порты.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Yes для параметра Model junction capacitance.

Выбор Yes поскольку этот параметр отсоединяет параметры Initial condition voltage, ICVGS и Initial condition voltage, ICVDS.

Напряжение источника дренажа в начале симуляции.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Yes для Model junction capacitance и Yes для параметра Specify initial condition.

Напряжение источника логического элемента в начале симуляции.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Yes для Model junction capacitance и Yes для параметра Specify initial condition.

Температура

Выберите одну из этих опций для моделирования транзисторной зависимости температуры:

  • Device temperature — Используйте температуру устройства для температурной зависимости модели.

  • Fixed temperature — Используйте температуру, которая независима от температуры схемы к температурной зависимости модели.

Нос больше информации, смотрите Транзисторную Температуру.

Зависимости

Выбор Device temperature отсоединяет параметр Offset local circuit temperature, TOFFSET. Выбор Fixed temperature отсоединяет параметр Fixed circuit temperature, TFIXED.

Порядок экспоненциального увеличения насыщения, текущего как повышения температуры. Значение должно быть больше 0.

Транзисторная энергия активации. Значение должно быть больше или быть равно 0.1.

Транзисторная температура симуляции. Значение должно быть больше 0.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Fixed temperature для параметра Model temperature dependence using.

Температура, при которой измеряются параметры транзистора. Значение должно быть больше 0.

Сумма, которой транзисторная температура отличается от температуры схемы.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Device temperature для параметра Model temperature dependence using.

Ссылки

[1] Г. Массобрио и П. Антоньетти. Полупроводниковое моделирование устройства с SPICE. 2-й выпуск. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1993.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Введенный в R2008a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте