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シミュレーションモデル

トランジスタ、ダイオード等に使用するシミュレーションモデルは、部品: commandのval欄に.MODELステートメントを記述して設定します。


D: ダイオード

.MODEL書式

.MODEL modelname D [param1=val1] [param2=val2] ...

[...=...]の部分は省略可能です。省略するとデフォルト値が使用されます。

電流-電圧特性

ID=AREA×(IFIR)IF=IS(eVD/VT1) ,VT=kTqIR=IBVeVD+BVVT

飽和電流の温度特性

絶対温度Tにおける飽和電流は次式によって計算されます。TNは標準解析温度です。

IS(T)=IS×(TTN)XTIexp[EGVT(TTN1)]TN=tnom+273.15 (K) ,tnom=27.0 C

パラメータ

表: ダイオードパラメータ
パラメータ 意味 デフォルト値
IS 飽和電流 1E-14A
BV 逆方向降伏電圧
IBV 逆方向降伏電流 1E-10A
XTI 飽和電流ISの温度係数 3
EG バンドギャップエネルギー 1.11eV
CJO 接合容量 0

注意事項


NPN,PNP: バイポーラトランジスタ

.MODEL書式

npnトランジスタ

.MODEL modelname NPN [param1=val1] [param2=val2] ...

pnpトランジスタ

.MODEL modelname PNP [param1=val1] [param2=val2] ...

[...=...]の部分は省略可能です。省略するとデフォルト値が使用されます。

図: バイポーラトランジスタモデル

コレクタ電流

IC=ICFICRIBRICF=ISqb[exp(VBEVT)1]ICR=ISqb[exp(VBCVT)1]IS=IS×AREAqb=(1VBCVAFVBEVAR)1

ベース電流

IB=IBF+IBRIBF=ISBF[exp(VBEVT)1]IBR=ISBR[exp(VBCVT)1]

飽和電流ISの温度特性

ダイオードの場合と同じです。

電流増幅率の温度特性

βF(T)=BF(TTN)XTBβR(T)=BR(TTN)XTB

パラメータ

表: バイポーラトランジスタパラメータ
パラメータ 意味 デフォルト値
IS 飽和電流 1E−16 A
BF 順方向電流増幅率 100
VAF 順方向アーリ電圧
VAR 逆方向アーリ電圧
BR 逆方向電流増幅率 1
XTB 順方向及び逆方向電流増幅率の温度係数 0
XTI 飽和電流ISの温度係数 3
EG バンドギャップエネルギー 1.11eV
CJE B-E間容量 0
CJC B-C間容量 0
AREA エミッタ面積 1

注意事項


NMOS,PMOS: MOSトランジスタ

.MODEL書式

NMOSトランジスタ

.MODEL modelname NMOS [param1=val1] [param2=val2] ...

PMOSトランジスタ

.MODEL modelname PMOS [param1=val1] [param2=val2] ...

[...=...]の部分は省略可能です。省略するとデフォルト値が使用されます。

図: MOSトランジスタモデル

ドレイン電流

ID=0 ,VGS<VTOID=β(VGSVTOVDS2)VDS(1+LAMBDA VDS) ,VGS0,VDS<VGSVTOID=β2(VGSVTO)2(1+LAMBDA VDS) ,VGS0,VDSVGSVTOβ=KPWL

トランスコンダクタンスの温度特性

KP(T)=KP(TTN)1.5

パラメータ

表: MOSトランジスタパラメータ
パラメータ 意味 デフォルト値
VTO しきい値電圧 0V
LAMBDA チャネル長変調効果 0 (1/V)
KP トランスコンダクタンス 100 uA/V
CGS G-S間容量 0
CGD G-D間容量 0
CJO 寄生ダイオードの接合容量 0

注意事項


S2P,S3P: Sパラメータブロック

.MODEL書式

s2pファイルのファイル名を指定する場合

.MODEL modelname S2P FILE=filename

s2pファイルを格納したtextareaのidを指定する場合

.MODEL modelname S2P ID=id

s3pファイルのファイル名を指定する場合

.MODEL modelname S3P FILE=filename

s3pファイルを格納したtextareaのidを指定する場合

.MODEL modelname S3P ID=id

TL: 無損失伝送線路

.MODEL書式

.MODEL modelname TL [param1=val1] [param2=val2] ...

[...=...]の部分は省略可能です。省略するとデフォルト値が使用されます。

パラメータ

表: 無損失伝送線路パラメータ
パラメータ 意味 デフォルト値
Z0 特性インピーダンス 50
VF 速度係数(velocity factor)または波長短縮率 1
L 長さ(単位はメートル) 1

伝送線路は、特性インピーダンスZ0、速度係数VF、長さLから計算されるFパラメータ(縦続パラメータ)等価回路を使用しています。

真空中における電磁波の位相速度は c0=2.99792458×108 m/s ですが、伝送線路中での位相速度vp

vp=c0εeff

となります。εffは伝送線路の実効比誘電率で、伝送線路を構成する媒質の比誘電率と伝送線路の形状で決まります。 速度係数VF (velocity factor)は、伝送線路中の位相速度と真空中の位相速度の比で

VF=vpc0=1εeff

と定義されます。伝送線路中における波長λと真空中における波長をλ0の比(波長短縮率)は

λλ0=vp/fc0/f=vpc0=VF

と速度係数に一致します。無損失伝送線路の伝搬定数(波数)β及びFパラメータは

β=ωvp=ωc0VFF=[cos(βL)jZ0sin(βL)jZ0sin(βL)cos(βL)]

となります。βLは、位置がLだけ離れた2点の位相差で、電気長とよばれます。