Transcript 半导体三极管的Spice模型

《模拟电子技术》
半导体器件SPICE模型
半导体三极管的SPICE模型
1.双极型晶体管的EM模型和GP模型
Ebers-Moll（即EM）模型和Gummel-Poon（即GP）模型是
SPICE中的最常用的双极型晶体管模型。这两种模型均属于物理
模型，其模型参数能较好地反映物理本质并且易于测量，便于
理解和使用。
半导体三极管的SPICE模型
半导体三极管的EM模型
C
IC
VBC
IB +
B
+
VBE
-
aFIF
IR
IF
aRIR
IE
E

 IS 
VBC 
VBE
 exp
I C  I S  exp
 1 
 1
Vt
Vt

 R 



IS 
VBC 
VBE
I E    exp
 1  I S  exp
 1
F 
Vt
Vt



I B  I C  I E
VCE  VBE  VBC
半导体三极管的SPICE模型
半导体三极管的GP模型
GP模型在EM模型上作了改进
C
rC
C
IEC
ILC
B
B
rBB
ILE
βR
ICT=ICC-IEC
ICC
βF
E
rE
E
半导体三极管的SPICE模型
半导体三极管部分模型参数在SPICE中的符号名称
公式中符
号
SPICE中符
号
单位
SPICE默认
值
饱和电流
IS
IS
A
10－16
理想最大正向电流增益
αF
BF
－
100
理想最大反向电流增益
αR
BR
－
1
正向厄利（欧拉）电压
VAF
VAF
V
∞
反向厄利（欧拉）电压
VAR
VAR
V
∞
基极-发射极结梯度因子
mE
MJE
－
0.33
基极-集电极结梯度因子
mC
MJC
－
0.33
衬底结指数因子
ms
MJS
－
0.0
基极-发射极内建电势
VE0
VJE
V
0.75
基极-集电极内建电势
V C0
VJC
V
0.75
衬底结内建电势
V S0
VJS
V
0.75
参数名
半导体三极管的SPICE模型
半导体三极管2N2222的模型定义：
MODEL Q2N2222
+
+
+
+
+
+
+
+
+
NPN(IS=1.87573e-15 BF=153.575NF=0.897646VAF=74
IKF =0.410821ISE= 3.0484e- 09 NE=4BR=0.1
NR=1.00903VAR=1.92063IKR=4.10821ISC=1.94183 e-12
NC=3.92423RB=8.70248IRB=0.1RBM=0.1
RE=0.111394RC=0.556972XTB=1.76761XTI=1
EG=1.05CJE=1.67272 e-11VJE=0.83191MJE=0.23
TF=3.573 e-10XTF=0.941617VTF=9.22508ITF=0.0107017
CJC=9.98785 e-12VJC=0.760687MJC=0.345235XCJC=0.9
FC=0.49264CJS=0VJS=0.75MJS=0.5
TR=3.55487e-06PTF=0KF=0AF=1)
SPICE仿真举例
例 用SPICE画出三极管2N2222的特性曲线
为了测试三极管的输出特性曲，
必须为三极管加上基极电源和集
电极电源，然后同时对基极电流
和集电极电压进行扫描。基极电
流每扫一步，集电极电压扫描一
周，输出集电极电流。下图对三
极管进行测试的电路，电路中
Um=0是为了输出电极电流。
SPICE仿真举例
三极管2N2222的输出特性曲线
SPICE仿真举例
Output Curve of 2N2222
IS 0 1 DC
Q 2 1 0 2N2222
Vm 3 2 DC 0
VC 3 0 DC
.DC VC 0 12 0.1 Is 0 100m 10m
.model 2N2222 NPN (IS=1.87573e－15 BF=53.575 NF=0.897646 VAF=100
＋
IKF=0.410821 ISE=3.0484e-09 NE=4 BR=0.1
＋
NR=1.00903 VAR=1.92063 IKR=4.10821 ISC=1.94183e－12
＋
NC=3.92423 RB=8.70248 IRB=0.1 RBM=0.1
＋
RE=0.111394 RC=0.556972 XTB=1.76761 XTI=1
＋
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＋
TF=3.573e-10 XTF=0.941617 VTF=9.22508 ITF=0.107017
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CJC=9.98785e-12 VJC=0.760687 MJC=0.345235 XCJC=0.9
＋
FC=0.49264 CJS=0.75 MJS=0.5
＋
TR=3.55487e-06 PTF=0 KF=0 KF=0 AF=1)
.plot DC I(Vm)
.end