集成電路器件與SPICE模型9第一頁，共91頁。6.1無源器件結(jié)構(gòu)及模型6.2二極管電流方程及SPICE模型6.3雙極晶體管電流方程及SPICE模型6.4結(jié)型場效應(yīng)管JFET模型6.5MESFET模型6.6MOS管電流方程及SPICE模型6.7SPICE數(shù)?；旌戏抡娉绦虻脑O(shè)計流程及方法第六章集成電路器件及SPICE模型2第二頁，共91頁。6.1無源器件結(jié)構(gòu)及模型集成電路中的無源元件包括:互連線、電阻、電容、電感、傳輸線等6.1.1互連線互連線設(shè)計應(yīng)該注意以下方面：大多數(shù)連線應(yīng)該盡量短最小寬度保留足夠的電流裕量多層金屬趨膚效應(yīng)和寄生參數(shù)（微波和毫米波）寄生效應(yīng)3第三頁，共91頁。6.1.2電阻實現(xiàn)電阻有三種方式：1.晶體管結(jié)構(gòu)中不同材料層的片式電阻（不準確）2.專門加工制造的高質(zhì)量高精度電阻3.互連線的傳導電阻4第四頁，共91頁。單線和U-型電阻5第五頁，共91頁。直流電阻Ron>交流電阻rds柵、漏短接并工作在飽和區(qū)的MOS有源電阻NMOSPMOS6第六頁，共91頁。直流電阻Ron<交流電阻rds條件：VGS保持不變VGS保持不變的飽和區(qū)有源電阻7第七頁，共91頁。(a)(d)和(c)直流電阻Ron<交流電阻rds(b)和(e)直流電阻Ron>交流電阻rds有源電阻的幾種形式8第八頁，共91頁。6.1.3電容在高速集成電路中，有多種實現(xiàn)電容的方法：1）利用二極管和三極管的結(jié)電容；2）利用圖6.5(a)所示的叉指金屬結(jié)構(gòu)；3）利用圖6.5(b)所示的金屬-絕緣體-金屬(MIM)結(jié)構(gòu)；4）利用類似于圖6.5(b)的多晶硅/金屬-絕緣體-多晶硅結(jié)構(gòu)；9第九頁，共91頁。叉指結(jié)構(gòu)電容和MIM結(jié)構(gòu)電容

10第十頁，共91頁。MIM電容采用平板電容公式高頻等效模型

自諧振頻率f0

品質(zhì)因數(shù)Q工作頻率f<f0/311第十一頁，共91頁。6.1.4電感單匝線圈版圖

a，w取微米單位

集總電感12第十二頁，共91頁。多匝螺旋形線圈電感值計算公式式中：ri=螺旋的內(nèi)半徑，微米，

r0=螺旋的外半徑，微米，

N=匝數(shù)。13第十三頁，共91頁。電感等效電路14第十四頁，共91頁。獲得單端口電感的另一種方法是使用長度l<l/4λ波長的短電傳輸線(微帶或共面波導)或使用長度在l/4λ<l

<l/2λ范圍內(nèi)的開路傳輸線。

雙端口電感與鍵合線電感短路負載：開路負載：傳輸線電感Z0——特征阻抗c0——光速——傳播相位——工作頻率當l<l/4λ時，l’=l當l/4λ<l<l/2λ時，l’=l-l/4λ15第十五頁，共91頁。6.1.5分布參數(shù)元件集總元件和分布元件隨著工作頻率的增加，一些諸如互連線的IC元件的尺寸變得很大，以致它們可以與傳輸信號的波長相比。這時，集總元件模型就不能有效地描述那些大尺寸元件的性能，應(yīng)該定義為分布元件。

16第十六頁，共91頁。微帶線覆蓋鈍化膜的微帶線微帶線的剖面?zhèn)鬏擳EM波17第十七頁，共91頁。微帶線設(shè)計微帶線設(shè)計需要的主要電參數(shù)

阻抗、衰減、無載Q、波長、遲延常數(shù)。微帶線阻抗計算微帶線衰減α：導線損耗和介質(zhì)損耗形成微帶線的基本條件：介質(zhì)襯底的背面完全被低歐姆金屬覆蓋并接地，使行波的電場主要集中在微帶線下面的介質(zhì)中。18第十八頁，共91頁。共面波導(CPWCPW的阻抗)CPW傳輸TEM波的條件CPW的阻抗19第十九頁，共91頁。CPW的優(yōu)點1）工藝簡單，費用低，因為所有接地線均在上表面而不需接觸孔。2）在相鄰的CPW之間有更好的屏蔽，因此有更高的集成度和更小的芯片尺寸。3）比金屬孔有更低的接地電感。4）低的阻抗和速度色散。CPW的缺點1）衰減相對高一些，在50GHz時，CPW的衰減是0.5dB/mm;2）由于厚的介質(zhì)層，導熱能力差，不利于大功率放大器的實現(xiàn)。CPW的優(yōu)缺點20第二十頁，共91頁。6.1無源器件結(jié)構(gòu)及模型6.2二極管電流方程及SPICE模型6.3雙極晶體管電流方程及SPICE模型6.4結(jié)型場效應(yīng)管JFET模型6.5MESFET模型6.6MOS管電流方程及SPICE模型6.7SPICE數(shù)?；旌戏抡娉绦虻脑O(shè)計流程及方法第六章集成電路器件及SPICE模型21第二十一頁，共91頁。集成電路和半導體器件的各類特性都是PN結(jié)相互作用的結(jié)果，它是微電子器件的基礎(chǔ)。通過某種方法使半導體中一部分區(qū)域為P型，另一部分區(qū)域為N型，則在其交界面就形成了PN結(jié)。以PN結(jié)構(gòu)成的二極管最基本的電學行為是具有單向?qū)щ娦浴?.2二極管電流方程及SPICE模型22第二十二頁，共91頁。Cj和Cd分別代表PN結(jié)的勢壘電容和擴散電容。RS代表從外電極到結(jié)的路徑上通常是半導體材料的電阻，稱之為體電阻。二極管等效電路模型23第二十三頁，共91頁。二極管模型參數(shù)參數(shù)名符號Spice名單位缺省值飽和電流ISISA1.0×10-14發(fā)射系數(shù)nN-1串聯(lián)體電阻RSRS0渡越時間TTTs0零偏勢壘電容Cj0CJ0F0梯度因子mM-0.5PN結(jié)內(nèi)建勢壘V0VJV124第二十四頁，共91頁。二極管的噪聲模型熱噪聲寄生電阻RS上產(chǎn)生的熱噪聲2.閃爍（1/f）噪聲和散粒噪聲25第二十五頁，共91頁。6.1無源器件結(jié)構(gòu)及模型6.2二極管電流方程及SPICE模型6.3雙極晶體管電流方程及SPICE模型6.4結(jié)型場效應(yīng)管JFET模型6.5MESFET模型6.6MOS管電流方程及SPICE模型6.7SPICE數(shù)?；旌戏抡娉绦虻脑O(shè)計流程及方法第六章集成電路器件及SPICE模型26第二十六頁，共91頁。6.3雙極晶體管電流方程及SPICE模型SPICE中的雙極型晶體管常用兩種物理模型Ebers-Moll（即EM）模型Gummel-Poon（即GP）模型模型參數(shù)能較好地反映物理本質(zhì)且易于測量。27第二十七頁，共91頁。EM直流模型將電流增益作為頻率的函數(shù)來處理，對計算晶體管存貯效應(yīng)和瞬態(tài)特性不方便。改進的EM模型采用電荷控制觀點，增加電容到模型中。進一步考慮到發(fā)射極、基極和集電極串聯(lián)電阻，以及集成電路中集電結(jié)對襯底的電容，于是得到EM2模型。NPN28第二十八頁，共91頁。EM2模型29第二十九頁，共91頁。EM小信號等效電路30第三十頁，共91頁。雙極型晶體管SPICE模型參數(shù)參數(shù)符號單位參數(shù)符號單位飽和電流ISA襯底結(jié)指數(shù)因子MJS-正向電流增益BF-B-E內(nèi)建電勢VJEV反向電流增益BR-B-C內(nèi)建電勢VJCV正向歐拉電壓VAFV襯底結(jié)內(nèi)建電勢VJSV反向歐拉電壓VARVB-E耗盡層電容CJEFB-E結(jié)梯度因子MJE-B-C耗盡層電容CJCFB-C結(jié)梯度因子MJC-正向渡越時間TFs31第三十一頁，共91頁。1970年由H．K．Gummel和H．C．Poon提出的。GP模型對EM2模型在以下幾方面作了改進：直流特性：反映了集電結(jié)上電壓的變化引起有效基區(qū)寬度變化的基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)，改善了輸出電導、電流增益和特征頻率。反映了共射極電流放大倍數(shù)β隨電流和電壓的變化。交流特性：考慮了正向渡越時間τF隨集電極電流IC的變化，解決了在大注入條件下由于基區(qū)展寬效應(yīng)使特征頻率fT和IC成反比的特性?？紤]了大注入效應(yīng)，改善了高電平下的伏安特性?？紤]了模型參數(shù)和溫度的關(guān)系。根據(jù)橫向和縱向雙極晶體管的不同，考慮了外延層電荷存儲引起的準飽和效應(yīng)。雙極型晶體管GP模型32第三十二頁，共91頁。GP直流模型33第三十三頁，共91頁。GP小信號模型GP小信號模型與EM小信號模型十分一致，只是參數(shù)的值不同。34第三十四頁，共91頁。6.1無源器件結(jié)構(gòu)及模型6.2二極管電流方程及SPICE模型6.3雙極晶體管電流方程及SPICE模型6.4結(jié)型場效應(yīng)管JFET模型6.5MESFET模型6.6MOS管電流方程及SPICE模型6.7SPICE數(shù)?；旌戏抡娉绦虻脑O(shè)計流程及方法第六章集成電路器件及SPICE模型35第三十五頁，共91頁。N溝JFET的結(jié)構(gòu)示意圖和電路符號36第三十六頁，共91頁。結(jié)型場效應(yīng)JFET(NJF/PJF)

模型

JFET模型源于Shichman和Hodges給出的FET模型。直流特性由反映漏極電流隨柵極電壓變化的參數(shù)VTO和BETA、確定輸出電導的參數(shù)LAMBDA和柵-源結(jié)與柵-漏結(jié)飽和電流的參數(shù)IS共同描述。包含了RD和RS兩個歐姆電阻。電荷存儲效應(yīng)由隨結(jié)電壓的平方根變化的柵-源與柵-漏兩個結(jié)的非線性耗盡層電容模擬，參數(shù)為CGS，CGD和PB。37第三十七頁，共91頁。JFET的SPICE模型參數(shù)參數(shù)符號單位參數(shù)符號單位閾值電壓VTOV柵極電位PBV跨導參數(shù)BETAA/V2柵極飽和電流ISA溝道長度調(diào)制參數(shù)LAMBDA1/V摻雜遞減參數(shù)B1/VD極歐姆電阻RD閃爍噪聲系數(shù)KF-S極歐姆電阻RS閃爍噪聲指數(shù)AF-G-S結(jié)電容CGSF正偏電容公式系數(shù)FC-G-D結(jié)電容CGDF38第三十八頁，共91頁。6.1無源器件結(jié)構(gòu)及模型6.2二極管電流方程及SPICE模型6.3雙極晶體管電流方程及SPICE模型6.4結(jié)型場效應(yīng)管JFET模型6.5MESFET模型6.6MOS管電流方程及SPICE模型6.7SPICE數(shù)模混合仿真程序的設(shè)計流程及方法第六章集成電路器件及SPICE模型39第三十九頁，共91頁。MESFET模型MESFET模型源于Statz等給出的GaAs模型直流特性由反映漏極電流隨柵極電壓變化的參數(shù)VTO、B和BETA，并由確定飽和電壓的參數(shù)ALPHA和確定輸出電導的參數(shù)LAMBDA共同描述模型

包含了RD和RS兩個歐姆電阻。電荷存儲效應(yīng)由隨結(jié)電壓的平方根變化的柵-源與柵-漏兩個結(jié)的非線性耗盡層電容模擬，參數(shù)為CGS，CGD和PB。40第四十頁，共91頁。MESFET的SPICE模型參數(shù)參數(shù)符號單位參數(shù)符號單位閾值電壓VTOVG-S結(jié)電容CGSF跨導參數(shù)BETAA/V2G-D結(jié)電容CGDF摻雜遞減參數(shù)B1/V柵極電位PBV飽和電壓參數(shù)ALPHA1/V閃爍噪聲系數(shù)KF-溝道長度調(diào)制參數(shù)LAMBDA1/V閃爍噪聲指數(shù)AF-D極歐姆電阻RD正偏電容公式系數(shù)FC-S極歐姆電阻RS41第四十一頁，共91頁。6.1無源器件結(jié)構(gòu)及模型6.2二極管電流方程及SPICE模型6.3雙極晶體管電流方程及SPICE模型6.4結(jié)型場效應(yīng)管JFET模型6.5MESFET模型6.6MOS管電流方程及SPICE模型6.7SPICE數(shù)?；旌戏抡娉绦虻脑O(shè)計流程及方法第六章集成電路器件及SPICE模型42第四十二頁，共91頁。SPICE集成電路分析程序與MOSFET模型HSpice中常用的幾種MOSFET模型Level=1 Shichman-HodgesLevel=2 基于幾何圖形的分析模型

Grove-FrohmanModel(SPICE2G)Level=3 半經(jīng)驗短溝道模型(SPICE2G)Level=49

BSIM3V3BSIM,3rd,Version3Level=50

PhilipsMOS943第四十三頁，共91頁。MOSFET一級模型(Level=1)描述I和V的平方率特性,它考慮了襯底調(diào)制效應(yīng)和溝道長度調(diào)制效應(yīng).KP=μCox本征跨導參數(shù)Cox=ox/Tox單位面積的柵氧化層電容LO有效溝道長度,L版圖柵長,LD溝道橫向擴散長度非飽和區(qū)飽和區(qū)44第四十四頁，共91頁。MOSFET一級模型(Level=1)(續(xù))MOSFET的閾值電壓Vto本質(zhì)上由柵級上的電荷,絕緣層中的電荷和溝道區(qū)電荷之間的平衡決定VTO：Vbs=0時的閾值電壓Vbs：襯底到源區(qū)的偏壓：體效應(yīng)閾值系數(shù)，反映了Vto隨襯-源偏置Vbs的變化。45第四十五頁，共91頁。MOSFET一級模型(Level=1)(續(xù))VFB=MS

QSS/COXNSUB為襯底(阱)摻雜濃度,它也決定了體內(nèi)費米勢F當半導體表面的費米勢等于F時，半導體表面處于強反型,此時表面勢PHI=2Fn型反型層PHI>0,p型反型層PHI<0VFB稱之為平帶電壓,它是使半導體表面能帶和體內(nèi)能帶拉平而需在柵級上所加的電壓.MS為柵金屬與半導體硅的功函數(shù)之差除以電子電荷.其數(shù)值與硅的摻雜類型,濃度以及柵金屬材料有關(guān).46第四十六頁，共91頁。MOSFET一級模型(Level=1)(續(xù))柵材料類型由模型參數(shù)TPG決定.柵氧化層與硅半導體的表面電荷密度QSS=qNSSNSS為表面態(tài)密度,其模型參數(shù)為NSS.N溝道硅柵增強型MOSFET:VFB

-1.2V,PHI0.6VN溝道硅柵耗盡型MOSFET:VFB

-0.60.8V模型參數(shù)LAMBDA()為溝道長度調(diào)制系數(shù).其物理意義為MOSFET進入飽和區(qū)后單位漏-源電壓引起的溝道長度的相對變化率.47第四十七頁，共91頁。MOSFET一級模型直流特性涉及的模型參數(shù)參數(shù)符號參數(shù)記法說明VTOVTO襯底零偏置時源閾值電壓KP本征跨導參數(shù)GAMMA體效應(yīng)閾值系數(shù)PHI2F強反型使的表面勢壘高度LAMBDA溝道長度調(diào)制系數(shù)UOμo/μn表面遷移率L 溝道長度LD溝道長度方向上橫向擴散長度W溝道寬度TOXTOX柵氧化層厚度TPG柵材料類型NSUBNSUB襯底(阱)摻雜濃度NSSNSS表面態(tài)密度48第四十八頁，共91頁。VTO,KP,GAMMA,PHI,LAMBDA是器件參數(shù).TOX,TPG,NSUB,NSS是工藝參數(shù).若用戶僅給出了工藝參數(shù),SPICE會計算出相應(yīng)的器件參數(shù).IS: 襯底結(jié)飽和電流(省缺值為0)JS 襯底結(jié)飽和電流密度N: 襯底PN結(jié)發(fā)射系數(shù)AS: 源區(qū)面積PS: 源區(qū)周長AD: 漏區(qū)面積PD: 漏區(qū)周長JSSW: 襯底PN結(jié)側(cè)壁單位長度的電流MOSFET一級模型直流特性涉及的模型參數(shù)49第四十九頁，共91頁。Iss=ASJS+PSJSSWIds=ADJS+PDJSSWIb=Ibs+Ibd上列8個參數(shù)用于計算1)襯底電流2)襯-源PN結(jié)漏電流3)襯-漏PN結(jié)漏電流其中,MOSFET一級模型直流特性涉及的模型參數(shù)50第五十頁，共91頁。MOSFET二級模型方程

取消了漸變溝道近似分析法中的一些簡化假設(shè)。特別是在計算整體耗盡電荷時，考慮到了溝道電壓的影響。同時對基本方程進行一系列半經(jīng)驗性的修正,包括表層載流子遷移率隨柵極電壓的變化,引入了襯底摻雜擬合參數(shù)NA，反映載流子速率飽和特性的擬合參數(shù)Neff,確定亞閾值電壓—電流特性曲線的斜率快速表面態(tài)匹配參數(shù)NFS等。本質(zhì)上也包括了短、窄溝道效應(yīng)的相關(guān)方程。

51第五十一頁，共91頁。MOSFET三級模型,

半經(jīng)驗短溝道模型(Level=3)精確描述各種二級效應(yīng),又節(jié)省計算時間.計算公式中考慮了1)漏源電源引起的表面勢壘降低而使閾值電壓下降的靜電反饋效應(yīng).2)短溝道效應(yīng)和窄溝道效應(yīng)對閾值電壓的影響.3)載流子極限漂移速度引起的溝道電流飽和效應(yīng)4)表面電場對載流子遷移率的影響.沿溝道方向(Y方向)的閾值電壓半經(jīng)驗公式:

52第五十二頁，共91頁。半經(jīng)驗短溝道模型(Level=3)(續(xù))靜電反饋系數(shù)ETA是模擬靜電反饋效應(yīng)的經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛥?shù).載流子s隨VGS而變化THETA稱之為遷移率調(diào)制系數(shù),是模型參數(shù).溝道長度調(diào)制減小量L的半經(jīng)驗公式為:k稱之為飽和電場系數(shù),模型參數(shù)為KAPPA.因此,MESFET三級模型新引入的模型參數(shù)為:ETA,THETA,KAPPA除此之外,MESFET三級模型中的閾值電壓,飽和電壓,溝道調(diào)制效應(yīng)和漏源電流表達式等都是半經(jīng)驗表達式.53第五十三頁，共91頁。MOSFET49級模型(Level=49,BSIM3V3)1995年10月31日由加州柏克萊分校推出，基于物理的深亞微米MOSFET模型，可用于模擬和數(shù)字電路模擬。(1) 閾值電壓下降,(2) 非均勻摻雜效應(yīng),(3) 垂直電場引起的遷移率下降,(4) 載流子極限漂移速度引起的溝道電流飽和效應(yīng),(5) 溝道長度調(diào)制(6) 漏源電源引起的表面勢壘降低而使閾值電壓下降的靜電反饋效應(yīng).(7) 襯底電流引起的體效應(yīng)(8) 亞閾值導通效應(yīng)(9) 寄生電阻效應(yīng)54第五十四頁，共91頁。MOSFET49級模型(Level=49,BSIM3V3)

共有166(174)個參數(shù)!67個DC參數(shù)13個AC和電容參數(shù)2個NQS模型參數(shù)10個溫度參數(shù)11個W和L參數(shù)4個邊界參數(shù)4個工藝參數(shù)8個噪聲模型參數(shù)47二極管,耗盡層電容和電阻參數(shù)8個平滑函數(shù)參數(shù)(在3.0版本中)55第五十五頁，共91頁。飛利浦MOSFET模型(Level=50)共有72個模型參數(shù).最適合于對模擬電路進行模擬.56第五十六頁，共91頁。不同MOSFET模型應(yīng)用場合Level1 簡單MOSFET模型Level2 2m器件模擬分析Level3 0.9m器件數(shù)字分析BSIM1 0.8m器件數(shù)字分析BSIM2 0.3m器件模擬與數(shù)字分析BSIM3 0.5m器件模擬分析與0.1m器件數(shù)字分析Level=6 亞微米離子注入器件Level=50 小尺寸器件模擬電路分析Level=11 SOI器件對電路設(shè)計工程師來說,采用什么模型參數(shù)在很大程度上還取決于能從相應(yīng)的工藝制造單位得到何種模型參數(shù).57第五十七頁，共91頁。例.MODELCMOSNNMOS(LEVEL=49+VERSION=3.1 TNOM=27 TOX=7.6E-9+XJ=1E-7 NCH=2.3579E17 VTH0 =0.5085347+K1=0.5435268 K2=0.0166934 K3=2.745303E-3+K3B=0.6056312 W0=1E-7 NLX=2.869371E-7+DVT0W=0 DVT1W =0 DVT2W =0+DVT0=1.7544494 DVT1=0.4703288 DVT2 =-0.0394498+U0=489.0696189 UA=5.339423E-10 UB=1.548022E-18+UC=5.795283E-11 VSAT=1.191395E5 A0=0.8842702+AGS=0.1613116 B0=1.77474E-6 B1=5E-6+KETA=5.806511E-3 A1=0 A2=1臺積電公司某一批0.35mCMOS工藝NMOS器件的Star-HSpice參數(shù)(命名為CMOSN的NMOS模型庫Spice文件)58第五十八頁，共91頁。+RDSW=1.88264E3 PRWG=-0.105799 PRWB=-0.0152046+WR=1 WINT=7.381398E-8 LINT=1.030561E-8+XL=-2E-8 XW=0 DWG=-1.493222E-8+DWB=9.792339E-9 VOFF=-0.0951708 NFACTOR =1.2401249+CIT=0 CDSC=4.922742E-3 CDSCD=0+CDSCB=0 ETA0=2.005052E-3 ETAB=5.106831E-3+DSUB=0.2068625 PCLM=1.9418893 PDIBLC1 =0.2403315+PDIBLC2 =5.597608E-3 PDIBLCB =-4.18062E-4 DROUT=0.5527689+PSCBE1=4.863898E8 PSCBE2=1.70429E-5 PVAG=1.0433116+DELTA=0.01 MOBMOD =1 PRT=0+UTE=-1.5 KT1=-0.11 KT1L =0+KT2=0.022 UA1=4.31E-9 UB1=-7.61E-18例(續(xù)1)59第五十九頁，共91頁。+UC1=-5.6E-11 AT=3.3E4 WL=0+WLN=1 WW=-1.22182E-15 WWN=1.137+WWL=0 LL=0 LLN=1+LW=0 LWN=1 LWL=0+CAPMOD=2 XPART =0.4 CGDO=1.96E-10+CGSO=1.96E-10 CGBO =0 CJ=9.384895E-4+PB=0.7644361 MJ=0.3394296 CJSW=2.885151E-10+PBSW=0.8683237 MJSW=0.1808065 PVTH0=-0.0101318+PRDSW=-159.9288563 PK2=-9.424037E-4 WKETA=4.696914E-3+LKETA=-6.965933E-3 PAGS=0.0718 NQSMOD =1+ELM=5

)*ENDCMOSN例(續(xù))60第六十頁，共91頁。6.1無源器件結(jié)構(gòu)及模型6.2二極管電流方程及SPICE模型6.3雙極晶體管電流方程及SPICE模型6.4結(jié)型場效應(yīng)管JFET模型6.5MESFET模型6.6MOS管電流方程及SPICE模型6.7SPICE數(shù)?；旌戏抡娉绦虻脑O(shè)計流程及方法第六章集成電路器件及SPICE模型61第六十一頁，共91頁。采用SPICE的電路設(shè)計流程第六十二頁，共91頁。電路元件的SPICE輸入語句格式標題、結(jié)束和注釋語句標題語句必須出現(xiàn)在輸入文件的第一行，例如LowNoiseAmplifier或TestCircuit結(jié)束語句必須在輸入文件的最后一行，標記文件結(jié)束.END注釋語句用于對文件功能進行說明，以“*”開頭*Thisisafeedbackresistor.第六十三頁，共91頁。電路元件的SPICE輸入語句格式基本元件語句基本元件（除二極管、晶體管、場效應(yīng)管）包括電阻R電容C電感L互感M無耗傳輸線線性電壓控制電流/電壓源線性電流控制電流/電壓源獨立電源（PULSESINEXPPWLSFFM）第六十四頁，共91頁。電阻元件的SPICE輸入語句格式格式

Rxxxx

N1N2Value<TC=TC1<,TC2>>Rxxxx——電阻標識，如R230、RCE等

N1、N2——電阻的兩個連接結(jié)點標號

Value——電阻值，可以采用比例縮寫因子

TC1、TC2——一次、二次溫度系數(shù)例

RB15181MEGTC=0.0012,0.0002

R2520233.9KTC=0.001

RS15100第六十五頁，共91頁。電容元件的SPICE輸入語句格式格式

CxxxxN+N-Value<IC=Incond>Cxxxx——電容標識，如C230、CBE等

N+、N-——電容的正、負連接結(jié)點標號

Value——電容值，可以采用比例縮寫因子

Incond——測試電壓值例

CB15181UFIC=10V

C25202319PF第六十六頁，共91頁。非線性電容元件的SPICE輸入語句格式格式

CxxxxN+N-POLYC0C1C2…<IC=Incond>Cxxxx——電容標識，如C230、CBE等

N+、N-——電容的正、負連接結(jié)點標號

C0、C1…——多項式系數(shù)

Incond——測試電壓值例

CB1518POLY1P0.2P0.01PIC=10V第六十七頁，共91頁。電感元件的SPICE輸入語句格式格式

LxxxxN+N-Value<IC=Incond>Lxxxx——電感標識，如L230、LCE等

N+、N-——電感的正、負連接結(jié)點標號

Value——電感值，可以采用比例縮寫因子

Incond——測試電流值例

LB15181MHIC=1MA

L25202319U第六十八頁，共91頁。非線性電感元件的SPICE輸入語句格式格式

LxxxxN+N-POLYL0L1L2…<IC=Incond>Lxxxx——電感標識，如L230、LCE等

N+、N-——電感的正、負連接結(jié)點標號

L0、L1…——多項式系數(shù)

Incond——測試電流值例

LD1518POLY10U1U2NIC=1MA第六十九頁，共91頁?；ジ性腟PICE輸入語句格式格式

KxxxxLyyyyLzzzz

ValueKxxxx——互感標識，如K230、KB等

Lyyyy、Lzzzz——兩個互相耦合的電感名

Value——互感值（0,1）例

K43L3L40.82

KINLSLIN0.9第七十頁，共91頁。理想傳輸線的SPICE輸入語句格式格式

Txxxx

N1N2N3N4Z0=Value1<TD=Value2><F=Freq<NL=Nrmlen>><IC=V1,I1,V2,I2>Txxxx——傳輸線標識，如T230、TCE等

N1、N2、N3、N4——兩個端口結(jié)點標號

Value1——傳輸線特性阻抗值

Value2——傳輸線延遲值

Freq——頻率Nrmlen——歸一化電長度(對波長)例

TS1050Z0=50TD=100P第七十一頁，共91頁。線性電壓控制受控源的SPICE輸入語句格式格式

G/ExxxxN+N-NC+NC-VlalueG/Exxxx——受控電流/壓源標識，如G30、EB等

N+、N-——受控源的正負兩個輸出連接結(jié)點標號

NC+、NC-——控制端口的正負連接結(jié)點標號

Value——控制系數(shù)2（跨導、電壓增益）例

G1220101.8M

E33021050第七十二頁，共91頁。線性電流控制受控源的SPICE輸入語句格式格式

F/HxxxxN+N-VnameVlalueF/Hxxxx——受控電流/壓源標識，如F3、H2等

N+、N-——受控源的正負兩個輸出結(jié)點標號

Vname——控制電流支路電壓源標識

Value——控制系數(shù)（電流增益、轉(zhuǎn)移電阻）例

F21518VS2

H52023VBE3.9K第七十三頁，共91頁。直流獨立電壓/流源的SPICE輸入語句格式格式

V/IxxxxN+N-<<DC>DC/TranValue>V/Ixxxx——獨立電壓/流源標識，如V3、I2等

N+、N-——電源的正負兩個輸出結(jié)點標號

DC/TranValue——直流和瞬態(tài)值，0值可略例

VCC150DC12V

IS521M第七十四頁，共91頁。正弦信號源的SPICE輸入語句格式格式

V/IxxxxN+N-SIN(V0VAFreqTDTheta)V/Ixxxx——信號電壓/流源標識，如V3、I2等

N+、N-——電源的正負兩個輸出結(jié)點標號

V0/VA/Freq/TD/Theta——直流分量/交流幅度/頻率/延遲時間/衰減系數(shù)

例

VIN50SIN(0510MEG1P0)第七十五頁，共91頁。脈沖信號源的SPICE輸入語句格式格式

V/IxxxxN+N-PULSE(V1V2TDTRTFPWPER)V/Ixxxx——信號電壓/流源標識，如V3、I2等

N+、N-——電源的正負兩個輸出結(jié)點標號

V1/V2/TD/TR/TF/PW/PER——初值/幅值/延遲時間/上升時間/下降時間/脈寬/周期例

VIN50PULSE(0505N10N20N1M)第七十六頁，共91頁。其它信號源指數(shù)波

EXP(V1V2TD1TAU1TD2TAU2)分段線性波

PWL(T1V1<T2V2<T3V3<…>>>)單頻調(diào)頻波

SFEM(V0VAFCMDIFS)第七十七頁，共91頁。半導體器件器件常常用一套器件模型參數(shù)來進行定義。因此，需要用一條獨立的

.MODEL

語句來定義一套器件模型參數(shù),并指定一個專用的模型名。然后，SPICE中的器件描述語句就可以引用這個模型名。 二極管D雙極結(jié)型晶體管BJT 結(jié)型場效應(yīng)管JFET與MESFET MOSFETMESFET第七十八頁，共91頁。二極管的SPICE輸入語句格式格式

DxxxxN+N-Mname

<Area><OFF><IC=VD)Dxxxx——二極管標識，如D3、DB等

N+、N-——二極管的正負結(jié)點標號

Mname——模型名

Area——面積因子，缺省值1

OFF——DC分析的ON/OFF起始條件，省卻值為ON.

VD——AC分析的初始條件例

D101318Diode2.00.1IC=0.3第七十九頁，共91頁。雙極性三極管的SPICE輸入語句格式格式

QxxxxNCNBNEMname

<Area><OFF><IC=VBE,VCE)Qxxxx——三極管標識，如Q3、Q10等

NC、NB、NE——三極管的三個電極結(jié)點標號

Mname——模型名

Area——面積因子，缺省值1

OFF——DC分析的ON/OFF起始條件，省卻值為ON.

VBE、VCE——AC分析的初始條件例

Q12121318QmodIC=0.6,3.0第八十頁，共91頁。JFET/MESFET的SPICE輸入語句格式格式

J/ZxxxxNDNGNSMname

<Area><OFF><IC=VDS,VGS)J/Zxxxx——JFET/MESFET標識，如J3、Z10等

ND、NG、NS——漏、柵、源極結(jié)點標號

Mname——模型名

Area——面積因子，缺省值1

OFF——DC分析的ON/OFF起始條件，省卻值為ON.

VDS、VGS——AC分析的初始條件例

J2246JmodIC=0.6,3.0第八十一頁，共91頁。MOSFET的SPICE輸入語句格式Mxxxndngns<nb>mname<L=val><W=val><AD=val><AS=val><PD=val><PS=val><NRD=val><NRS=val><OFF><IC=vds,vgs,vbs><TEMP=val>

<M=val><GEO=val>Mxxx——MOSFET元件名.nd,ng,ns,nb——漏,柵,源和襯底的節(jié)點名mname——模型名,必須引用一個MOSFET模型.