在介紹SPICE基礎(chǔ)知識(shí)時(shí)介紹了最復(fù)雜和重要的電路描述語(yǔ)句，其中就包括元器件描述語(yǔ)句。許多元器件（如二極管、晶體管等）的描述語(yǔ)句中都有模型關(guān)鍵字，而電阻、電容、電源等的描述語(yǔ)句中也有模型名可選項(xiàng)，這些都要求后面配以.MODEL起始的模型描述語(yǔ)句，對(duì)這些特殊器件的參數(shù)做詳細(xì)描述。電阻、電容、電源等的模型描述語(yǔ)句語(yǔ)句比較簡(jiǎn)單，也比較容易理解，在SPICE基礎(chǔ)中已介紹，就不再重復(fù)了；二極管、雙極型晶體管的模型雖也做了些介紹，但不夠詳細(xì)，是本文介紹的重點(diǎn)，以便可以自己制作器件模型；場(chǎng)效應(yīng)管、數(shù)字器件的模型過(guò)于復(fù)雜，太專業(yè)，一般用戶自己難以制作模型，只做簡(jiǎn)單介紹。

元器件的模型非常重要，是影響分析精度的重要因素之一。但模型中涉及太多圖表，特別是很多數(shù)學(xué)公式，都是在WORD下編輯后再轉(zhuǎn)為JEPG圖像文件的，很繁瑣和耗時(shí)，所以只能介紹重點(diǎn)。

一、二極管模型：

1.1??理想二極管的I-V特性：

1.2? 實(shí)際硅二極管的I-V特性曲線：折線

1.3??DC大信號(hào)模型：

1.4?? 電荷存儲(chǔ)特性：

1.5? 大信號(hào)模型的電荷存儲(chǔ)參數(shù)Qd：

1.6? 溫度模型：

1.7? 二極管模型參數(shù)表：

二、雙極型晶體管BJT模型：

2.1 ?Ebers-Moll靜態(tài)模型：電流注入模式和傳輸模式兩種

2.1.1 電流注入模式：

2.1.2 傳輸模式：

2.1.3 在不同的工作區(qū)域，極電流Ic Ie的工作范圍不同，電流方程也各不相同：

2.1.4 Early效應(yīng)：基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)

2.1.5 帶Rc、Re、Rb的傳輸靜態(tài)模型：

正向參數(shù)和反向參數(shù)是相對(duì)的，基極接法不變，而發(fā)射極和集電極互換所對(duì)應(yīng)的兩種狀態(tài)，分別稱為正向狀態(tài)和反向狀態(tài)，與此對(duì)應(yīng)的參數(shù)就分別定義為正向參數(shù)和反向參數(shù)。

2.2??Ebers-Moll大信號(hào)模型：

2.3????? Gummel-Pool靜態(tài)模型：

2.4??? Gummel-Pool大信號(hào)模型：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與Ebers-Moll大信號(hào)模型相同，非線性存儲(chǔ)元件電壓控制電容的方程也相同

2.5??? BJT晶體管模型總參數(shù)表：

?

三、 金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MOSFET模型：

3.1 一級(jí)靜態(tài)模型：Shichman-Hodges模型

3.2? 二級(jí)靜態(tài)模型（大信號(hào)模型）：Meyer模型

3.2.1? 電荷存儲(chǔ)效應(yīng)：

3.2.2??PN結(jié)電容：

3.3? 三級(jí)靜態(tài)模型：

3.2??MOSFET模型參數(shù)表：

一級(jí)模型理論上復(fù)雜，有效參數(shù)少，用于精度不高場(chǎng)合，迅速粗略估計(jì)電路

二級(jí)模型可使用復(fù)雜程度不同的模型，計(jì)算較多，常常不能收斂

三級(jí)模型精度與二級(jí)模型相同，計(jì)算時(shí)間和重復(fù)次數(shù)少，某些參數(shù)計(jì)算比較復(fù)雜

四級(jí)模型BSIM，適用于短溝道（<3um）的分析，Berkley在1987年提出

四、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管JFET模型：基于Shichman-Hodges模型

4.1??N溝道JFET靜態(tài)模型：

?

4.2? JFET大信號(hào)模型：

?

4.3? JFET模型參數(shù)表：

?

五、?GaAs MESFET模型：分兩級(jí)模型（肖特基結(jié)作柵極）

GaAs MESFET模型參數(shù)表：

六、?數(shù)字器件模型：

6.1??標(biāo)準(zhǔn)門的模型語(yǔ)句： .MODEL <(model)name> UGATE [模型參數(shù)]

標(biāo)準(zhǔn)門的延遲參數(shù)：

6.2? 三態(tài)門的模型語(yǔ)句： .MODEL <(model)name> UTGATE [模型參數(shù)]

三態(tài)門的延遲參數(shù)：

6.3? 邊沿觸發(fā)器的模型語(yǔ)句： .MODEL <(model)name> UEFF [模型參數(shù)]

邊沿觸發(fā)器參數(shù)：

JKFF? nff? preb,clrb,clkb,j*,k*,g*,gb*??????? JK觸發(fā)器，后沿觸發(fā)

DFF?? nff? preb,clrb,clk,d*,g*,gb* ??????????D觸發(fā)器，前沿觸發(fā)

邊沿觸發(fā)器時(shí)間參數(shù)：

6.4??鐘控觸發(fā)器的模型語(yǔ)句： .MODEL <(model)name> UGFF [模型參數(shù)]

鐘控觸發(fā)器參數(shù)：

SRFF? nff? preb,clrb,gate,s*,r*,q*,qb*??????? SR觸發(fā)器，時(shí)鐘高電平觸發(fā)

DLTCH? nff? preb,clrb,gate,d*,g*,gb*???????? D觸發(fā)器，時(shí)鐘高電平觸發(fā)

鐘控觸發(fā)器時(shí)間參數(shù)：

6.5??可編程邏輯陣列器件的語(yǔ)句：

U (<#inputs>,<#outputs>) * #

+<(timing model)name> <(io_model)name> [FILE=<(file name) text value>]

+[DATA=$ $][MNTYMXDLY=<(delay select)value>]

+[IOLEVEL=<(interface model level)value>]

??????? 其中：列表

????????????? <(file name) text value>? JEDEC格式文件的名稱，含有陣列特定的編程數(shù)據(jù)

?????????????????????? ?????????????????JEDEC文件指定時(shí)，DATA語(yǔ)句數(shù)據(jù)可忽略

????????????? ? 是下列字母之一：B 二進(jìn)制??? O 八進(jìn)制??? X 十六進(jìn)制

????????????? ? 程序數(shù)據(jù)是一個(gè)數(shù)據(jù)序列，初始都為0

??? PLD時(shí)間模型參數(shù)：

七、 數(shù)字I/O接口子電路：數(shù)字電路與模擬電路連接的界面節(jié)點(diǎn)，SPICE自動(dòng)插入此子電路

???????? 子電路名（AtoDn和DtoAn）在I/O模型中定義，實(shí)現(xiàn)邏輯狀態(tài)與電壓、阻抗之間的轉(zhuǎn)換。

7.1? N模型：數(shù)字輸入N模型將邏輯狀態(tài)（1? 0? X? Z）轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的電壓、阻抗。

??? 數(shù)字模擬器的N模型語(yǔ)句：

??????? N <(interface)node> <(low level)node> <(high level)node> <(model)name>

??????? +DGTLNET=<(digital net)name> <(digital IO model)name> [IS=(initial state)]

??? 數(shù)字文件的N模型語(yǔ)句：

??????? N <(interface)node> <(low level)node> <(high level)node> <(model)name>

??????? +[SIGNAME=<(digital signal)name> [IS=(initial state)]

??? 模型語(yǔ)句：? .MODEL <(model)name> DINPUT [(模型參數(shù))]

模型參數(shù)表：

7.2? O模型：將模擬電壓轉(zhuǎn)換為邏輯狀態(tài)（1? 0? X? Z），形成邏輯器件的輸入級(jí)。

節(jié)點(diǎn)狀態(tài)由接口節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)之間的電壓值決定，將該電壓值與當(dāng)前電壓序列進(jìn)行比較，如果落在當(dāng)前電壓序列中，則新?tīng)顟B(tài)與原狀態(tài)相同；如果不在當(dāng)前電壓序列中，則從S0NAME開(kāi)始檢查，第一個(gè)含有該電壓值的電壓序列可確定為新?tīng)顟B(tài)。如果沒(méi)有電壓序列包含這個(gè)電壓值，則新?tīng)顟B(tài)為？（狀態(tài)未知）。

? 數(shù)字模擬器的O模型語(yǔ)句：

????? O <(interface)node> <(model)name>

????? +DGTLNET=<(digital net)name> <(digital IO model)name>

? 數(shù)字文件的O模型語(yǔ)句：

????? O <(interface)node> <(model)name>

????? +[SIGNAME=<(digital signal)name>

? 模型語(yǔ)句：? .MODEL <(model)name> DOUTPUT [(模型參數(shù))]

模型參數(shù)表：

八、 數(shù)學(xué)宏模型：作為電路功能塊或?qū)嶒?yàn)儀器插入電路系統(tǒng)中，代替或模擬電路系統(tǒng)的部分功能，有24種

8.1? 電壓加法器：

?

8.2 電壓乘法器：

8.3 電壓除法器：

8.4? 電壓平方：基本運(yùn)算方程：

8.5 理想變壓器：

8.6? 電壓求平方根：方程

8.7? 三角波/正弦波轉(zhuǎn)換器：三角波峰-峰值為2V，其中C=PI/2

8.8? 電壓相移：

?

8.9 電壓積分器：

?

8.10 電壓微分器：

8.11 電壓絕對(duì)值：（略）

8.12 電壓峰值探測(cè)器：（略）

8.13 頻率乘法器：

8.14 頻率除法器：

8.15 頻率加法器/減法器：

8.16 相位探測(cè)器：

8.17 傳輸線：模擬信號(hào)延遲（略）
8.18 施密特觸發(fā)器：

為避免不收斂，不使用DC掃描，將模型中加入PWL源，產(chǎn)生緩變上升/下降斜波，與瞬態(tài)分析效果相同
8.19 電壓取樣-保持電路：（略）
8.20 脈沖寬度調(diào)制器：（略）
8.21 電壓幅度調(diào)制器：（略）
8.22 電壓對(duì)數(shù)放大器：（略）
8.23?N次根提取電路：?

8.24 拉氏變換：（略）

九、系統(tǒng)方程宏模型：可作為功能塊代替某些未知的電路或不需要分析的電路，插入電路中，使電路系統(tǒng)的分析變得簡(jiǎn)單明了。

9.1? 積分器子電路：作為求解微分方程組的基本運(yùn)算部件，可在10MHz下工作

子電路描述文件：
* Integrator Subcircuit
. Subckt int 1 2
Gi 0 2 1 0 1u
Ci 2 0 1uf
Ro 2 0 1000MEG
.ENDS INT
9.2? 電感型微分電路：受控源G的控制電壓為Vin，輸出電流i

9.3? 電容型微分電路：

9.4? 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的SPICE模型：高階網(wǎng)絡(luò)函數(shù)可分解為幾個(gè)較簡(jiǎn)單的一階、二階函數(shù)，用級(jí)聯(lián)和耦合結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)

十、非線性器件的模型：
10.1 電容型傳感器：檢測(cè)元件是非線性電容

?

?10.2 光敏電阻：時(shí)變電阻

?

?10.3 變?nèi)荻O管：壓控電容

?