تعریف FETها در hspice
بدون شک ترانزیستورهای اثر میدانی و خصوصا MOSFET ها نقش به سزایی در رشد و پیشرفت تکنولوژی در سال های اخیر داشته اند. افزایش اعجاب برانگیز سرعت کامپیوترها تنها یک نمونه از قابلیت های این ادوات ریز دوست داشتنی است.
به این ترتیب نیازی به توضیح نیست که عملا قسمت شیرین این سری مطالب آموزشی hspice همین بخش ترانزیستورهای اقر میدانی است که طراح را قادر می ساز طرح های خود را شبیه سازی کرده و مورد مطالعه قرار دهد.
کار را با JFETها و MESFETها شروع می کنیم. البته تاکید زیادی روی آن ها نداریم چرا که بحث اصلی ما MOSFETها هستند که در ادامه ی این نوشتار به آن ها خواهیم پرداخت.
دستور کلی تعریف JFETها و MESFETها به صورت زیر است.
| 1 | Jxxx nd ng ns [nb] mname |
پارامتر اول همان نام ترازیستور است که باید با حرف J شروع شود و ادامه ی آن می تواند یک رشته ی حرفی-عددی با حداکثر 1023 کاراکتر طول باشد. بعد از آن به ترتیب نام گره های درین، گیت و سورس ترانزیستور آورده می شود. اگر در فضای مدارهای مجتمع کار می کنیم در ادامه می توانیم نام گره بدنه را نیز در دستور بگنجانیم. البته استفاده از این پارامتر اختیاری است. پارامتر انتهایی هم مدل ترانزیستور مورد استفاده است. به مثال زیر توجه کنید.
| 1 | J1 1 2 3 model_1 |
در این مثال ترانزیستوری با نام J1 تعریف کردیم که درین آن به گره 1، گیت آن به گره 2 و سورس آن به گره 3 متصل است. این ترانزیستور از مدل model_1 برای شبیه سازی تبعیت می کند. سوالی که ممکن است پیش بیاید این است که چطور مشخص می کنیم که ترانزیستور ما از نوع JFET است یا از نوع MOSFET. برای پاسخ به این سوال کافیست نگاهی به قطعه کد زیر بیاندازیم.
| 1 | .MODEL Jmmbfj309lt1 njf |
| 2 | +VTO=-1.7 BETA=0.0055601 LAMBDA=0.02184 RD=0.1 |
| 3 | +RS=0.1 IS=1.3336e-12 CGS=5.07189e-12 CGD=5.35152e-12 |
| 4 | +PB=2.41896 FC=0.5 KF=9.99982e-21 AF=0.200092 |
کد بالا مدلی است که کمپانی ON Semiconductor برای یکی از ترانزیستورهای JFET کانال n خود منتظر کرده است. همانطور که می بینید نوع ترانزیستور به وضوح در انتهای خط اول دستور MODEL آمده است.
حالا وقت آن است که سراغ قسمت اصلی بحث یعنی MOSFET ها برویم. دستور زیر شکل کلی تعریف ماسفت در hspice است.
C++ |
copy code |
?
| 1 | Mxxx nd ng ns [nb] mname |
می بینیم که دستور تعریف ماسفت شبیه دستور تعریف JFET و MESFET است. البته یک تفاوت کوچک وجود دارد و آن هم نحوه ی نامگذاری ماسفت هاست. همانطور که می بینیم نام ماسفت باید با M شروع شود. برای بررسی بهتر موضوع یک مثال ساده را در ادامه می آوریم.
| 1 | M1 nc nb ne MM |
| 2 | |
| 3 | .MODEL MM NMOS LEVEL=1 IS=1e-32 |
| 4 | +VTO=2.56856 LAMBDA=0.00383262 KP=120.453 |
| 5 | +CGSO=1.59184e-05 CGDO=2.22698e-07 |
قطعه کد بالا تا حد زیادی شبیه مثال های قبلی همین بخش است و نیاز به توضیح بیشتری ندارد. ولی کد بالا از نظر منطقی اشکال دارد. می دانیم در تحلیل ماسفت ها برای محاسبه ی جریان قطعا به به پارامترهای L و W نیاز داریم ولی در کد بالا اثری از این دو پارامتر نیست.
| 1 | mos 11 70 13 4 nmos l=100.0u w=100.0u |
| 2 | |
| 3 | .model nmos nmos level=1 vto=vt wic=3 n0=1.4 |
| 4 | +capop=5 cj=0 gamma= 0.6000 kp=beta |
| 5 | +tlev=1 bex= -1.500 tcv= 1.0000E-04 |
کد بالا نمونه ای است که از کتابخانه ی hspice استخراج شده و همانطور که می بینیم در تعریف ترانزیستور ما که از نوع NMOS است علاوه بر پارامترهایی که در مثال قبل بوده از دو پارامتر L و W هم استفاده شده است.
