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? 20-Feb-17 东?南?大?学射?频?与?光?电?集?成?电?路?研?究?所集成电路设计基础王志功东南大学无线电系 2004 年 2 东?南?大?学射?频?与?光?电?集?成?电?路?研?究?所? 20-Feb-17 第7章采用 SPICE 的集成电路模拟 集成电路计算机辅助电路模拟程序 SPICE 采用 SPICE 的电路设计流程 电路元件的 SPICE 输入语句格式 电路特性分析指令与控制语句 n SPICE 电路输入文件举例 n SPICE 格式的电路图编辑 n SPICE 应用经验 3 东?南?大?学射?频?与?光?电?集?成?电?路?研?究?所? 20-Feb-17 集成电路计算机辅助电路模拟程序 SPICE n SPICE 已经被广泛的接受为集成电路模拟的标准软件。 n Cadence 公司的 Spectro , Mentor Graphics 公司的 Eldo 和 Agilent 公司的 ADS 等,其核心程序都包括 SPICE 的功能 4 东?南?大?学射?频?与?光?电?集?成?电?路?研?究?所? 20-Feb-17 采用 SPICE 的电路设计流程图 5 东?南?大?学射?频?与?光?电?集?成?电?路?研?究?所? 20-Feb-17 电路元件的 SPICE 输入语句格式 标题、结束和注释语句 基本元件语句电阻 R 电容 C和电感 L 互感 M 无耗传输线线性电压控制电流/电压源线性电流控制电流/电压源独立电源 PULSE SIN EXP PWL SFFM 6 东?南?大?学射?频?与?光?电?集?成?电?路?研?究?所? 20-Feb-17 半导体器件 n器件常常用一套器件模型参数来进行定义。因此, 语句来定义一套器件模型参数,并指定一个专用的模型名。然后, SPICE 中的器件描述语句就可以引用这个模型名。二极管 D 双极结型晶体管 BJT 结型场效应管 JFET 与 MESFET MOSFET MESFET 7 东?南?大?学射?频?与?光?电?集?成?电?路?研?究?所? 20-Feb-17 模型语句 n模型语句的通用格式为: .MODEL MNAME TYPE(PNAME1=PVAL1,PNAME2=PVAL2, …) 例句: .MODEL MODE1 NPN BF=50,IS=1E-13,VBF=50 8 东?南?大?学射?频?与?光?电?集?成?电?路?研?究?所? 20-Feb-17 ?二极管模型?双极结型晶体管 BJT 模型?结型场效应 JFET (NJF/PJF) 模型? MESFET(NMF/PMF) 模型( ) ? MOSFET 模型 9 东?南?大?学射?频?与?光?电?集?成?电?路?研?究?所? 20-Feb-17 SPICE 集成电路分析程序与 MOSFET 模型 HSpice 中常用的几种 MOSFET 模型 Level=1 Shichman-Hodges Level=2 基于几何图形的分析模型 Grove-Frohman Model (SPICE 2G) Level=3 半经验短沟道模型 (SPICE 2G) Level=49 BSIM3V3 ? BSIM, 3 rd, V ersion 3 Level=50 Philips MOS9 10 东?南?大?学射?频?与?光?电?集?成?电?路?研?究?所? 20-Feb-17 MOSFET 一级模型(Level=1) 描述 I和V的平方率特性, n饱和区???? ds 2ds ds togs dsV1V2 1VVVI????????????????? ds 2 to gs dsV1VV2 I????? DLL W KP L W KP????? 0? KP= μ? Cox ?本征跨导参数 Cox = ? ox/Tox ?单位面积的栅氧化层电容 LO ?有效沟道长度, L ?版图栅长, LD ?沟道横向扩散长度