B. Арсенид-галлиевый полевой транзистор¶
SPICE-формат
Синтаксис:
B<имя> <drain> <gate> <source> <model name> [<AREA>] + [OFF] [IC=<vds>[,vgs]]
AREA – скалярный множитель, позволяющий учитывать параллельное соединение нескольких однотипных транзисторов. Значение по умолчанию =1.
Присутствие ключевого слова [OFF] указывает на отключение транзистора на первой итерации расчёта рабочей точки по постоянному току. Подробнее об использовании [OFF] см. раздел Расчёт рабочей точки схемы.
С помощью ключевого слова [IC] задаются начальные условия на p-n-переходах база-эмиттер, коллектор-эмиттер транзистора при расчёте переходных режимов схемы. Подробнее об использовании [IC] см. раздел Расчёт рабочей точки схемы.
Синтаксис описания модели
.MODEL <имя модели> GASFET ([параметры модели])
Примеры:
B1 1 2 3 B1
B2 4 5 6 B2 2
B3 4 5 6 GASFET_DEFAULT_MODEL
.MODEL B1 GASFET (VTO=-2 .0 LAMBDA=1m)
.MODEL B2 GASFET (ALPHA=2.5 BETA=0.1m)
.MODEL GASFET_DEFAULT_MODEL GASFET (LEVEL=1)
Нетлист модели со всеми параметрами по умолчанию:
.MODEL GASFET_DEFAULT_MODEL GASFET(ACGAM=0 AF=1 ALPHA=2 ALPHATCE=0 B=0.3 BETA=0.1 BETATCE=0 BTRK=0 CDS=0 CGD=0 CGDTCE=0 CGS=0 CGSTCE=0 DELTA=0 DVT=0 DVTT=0 EG=1.11 FC=0.5 GAMMA=0 GAMMATC=0 HFETA=0 HFE1=0 HFE2=0 HFGAM=0 HFG1=0 HFG2=0 IBD=0 IS=1e-14 KF=0 LAMBDA=0 LEVEL=1 LFGAM=0 LFG1=0 LFG2=0 M=0.5 MVST=0 MXI=0 N=1 ND=0 NG=0 P=2 Q=2 RD=0 RG=0 RS=0 TAU=0 TAUD=0 TAUG=0 TRD1=0 TRG1=0 TRS1=0 T_ABS=undefined T_MEASURED=undefined T_REL_GLOBAL=undefined VBD=1 VBI=1 VBITC=0.5 VDELTA=0.2 VMAX=0.5 VST=0 VTO=-2.5 VTOTC=0 XC=0 XL=1000 XTI=0 Z=0.5)
Подробнее описание поддерживаемых моделей приведено в Табл. 1.
Таблица 1 Поддерживаемые модели
| Параметр LEVEL | Имя модели |
|---|---|
| 1 | Модель Куртиса (Curtice) |
| 2 | Модель Рэйтеона (Raytheon) |
| 3 | Модель TriQuit ТОМ |
| 4 | Модель TriQuit ТОМ-2 |
| 5 | Модель Паркера-Скеллерна |
Модель Куртиса дает удовлетворительные результаты лишь при расчёте статического режима, в то время как остальные модели отражают и динамические характеристики арсенид-галлиевого транзистора. Параметры математических моделей приведены в таблице:
Подробнее о параметрах модели арсенид-галлиевого полевого транзистора см. в Табл. 2.
Таблица 2 Параметры модели арсенид-галлиевого полевого транзистора:
| Обозначение | Параметр | Значение по умолчанию | Единица измерения |
|---|---|---|---|
| AF | Показатель степени, определяющий зависимость спектральной плотности фликкер-шума от тока через переход | 1 | - |
| ALPHA | Коэффициент для напряжения насыщения тока стока (LEVEL=1,..3,5) | 2,0 | 1/В |
| В | Параметр легирования (LEVEL=2) | 0,3 | 1/В |
| BETA | Коэффициент пропорциональности в выражении для тока стока | 0,1 | А/В2 |
| BETATCE | Температурный коэффициент BETA | 0 | %/°C |
| CDS | Ёмкость сток-исток при нулевом смещении | 0 | Ф |
| CGD | Ёмкость затвор-сток при нулевом смещении | 0 | Ф |
| CGS | Ёмкость затвор-исток при нулевом смещении | 0 | Ф |
| RG | Объёмное сопротивление области затвора | 0 | Ом |
| RD | Объёмное сопротивление области стока | 0 | Ом |
| RS | Объёмное сопротивление области истока | 0 | Ом |
| CGD | Ёмкость затвор-сток при нулевом смещении | 0 | Ф |
| CGS | Ёмкость затвор-исток при нулевом смещении | 0 | Ф |
| CDS | Ёмкость сток-исток фиксированная | 0 | Ф |
| DELTA | Параметр выходной обратной связи (LEVEL=3,4) | 0 | (АВ)-1 |
| EG | Ширина запрещенной зоны | 1,11 | эВ |
| FC | Коэффициент нелинейности барьерной ёмкости прямосмещенного p-n-перехода затвора | 0,5 | - |
| GAMMA | Параметр статической обратной связи (LEVEL=3,5) | 0 | - |
| IS | Ток насыщения р-n-перехода затвор-канал | 1E–14 | А |
| KF | Коэффициент, определяющий спектральную плотность фликкер-шума | 0 | - |
| LAMBDA | Параметр модуляции длины канала(LEVEL=1,2) | 0 | 1/В |
| LEVEL | Тип модели: 1 – модель Куртиса, 2 – модель Рэйтеона, 3 – ТОМ – модель TriQuint, 4 – модель Паркера-Скеллерна, 5 – ТОМ-2 – модель TriQuint | 1 | - |
| M | Коэффициент плавности p-n-перехода затвора(LEVEL=1..3) | 0,5 | - |
| N | Коэффициент эмиссии p-n-перехода затвор-канал | 1 | - |
| Q | Показатель степени (LEVEL=3) | 2 | - |
| RD | Объёмное сопротивление области стока | 0 | Ом |
| RG | Объёмное сопротивление области затвора | 0 | Ом |
| RD | Объёмное сопротивление области стока | 0 | Ом |
| TAU | Время переноса носителей заряда (LEVEL=1,..3,5) | 0 | с |
| TRD1 | Линейный температурный коэффициент RD | 0 | 1/°С |
| TRG1 | Линейный температурный коэффициент RG | 0 | 1/°С |
| TRS1 | Линейный температурный коэффициент RS | 0 | 1/°С |
| T_ABS | Абсолютная температура | - | °С |
| T_MEASURED | Температура измерения | - | °С |
| T_REL_GLOBAL | Относительная температура | - | °С |
| VBI | Контактная разность потенциалов р-n-перехода затвора | 1 | В |
| VDELTA | Напряжение, входящее в выражения для ёмкостей переходов (LEVEL=2,3) | 0,2 | В |
| VMAX | Максимальное напряжение, входящее в выражения для ёмкостей переходов (LEVEL=2, 3) | 0,5 | В |
| VTO | Барьерный потенциал перехода Шоттки | –2,5 | В |
| VTOTC | Температурный коэффициент VTO | 0 | B/°C |
| XTI | Температурный коэффициент тока IS | 0 | - |
| Дополнительные параметры для модели уровня LEVEL=4 | |||
| ACGAM | Коэффициент модуляции ёмкости | 0 | - |
| HFETA | Параметр обратной связи напряжения VGS на высокой частоте | 0 | - |
| HFE1 | Коэффициент модуляции HFGAM напряжением VGS | 0 | 1/B |
| HFE2 | Коэффициент модуляции HFGAM напряжением VGD | 0 | 1/B |
| HFGAM | Параметр обратной связи напряжения VGD на высокой частоте | 0 | - |
| HFG1 | Коэффициент модуляции HFGAM напряжением VGS | 0 | 1/B |
| HFG2 | Коэффициент модуляции HFGAM напряжением VGD | 0 | 1/B |
| IBD | Ток пробоя перехода затвора | 0 | А |
| LFGAM | Параметр обратной связи на низкой частоте | 0 | - |
| LFG1 | Коэффициент модуляции LFGAM напряжением VGS | 0 | 1/B |
| LFG2 | Коэффициент модуляции LFGAM напряжением VGD | 0 | 1/B |
| MVST | Параметр подпороговой модуляции | 0 | 1/B |
| MXI | Параметр напряжения насыщения | 0 | - |
| P | Показатель степени | - | 2 |
| TAUD | Время релаксации временных процессов | 0 | с |
| TAUG | Время релаксации параметра обратной связи GAM | 0 | С |
| VBD | Потенциал пробоя перехода затвора | 1 | В |
| VST | Подпороговый потенциал | 0 | В |
| XC | Фактор уменьшения ёмкости заряда | 0 | - |
| XI | Параметр, определяющий точку излома потенциала насыщения | - | 1000 |
| Z | Параметр точки излома характеристики транзистора | 0.5 | |
| Дополнительные параметры для модели уровня LEVEL=5 | |||
| ALPHATCE | Температурный коэффициент ALPHA | 0 | %/°C |
| BTRK | Вспомогательный параметр для расчётов по методу Монте-Карло | 0 | А/В3 |
| CGDTCE | Температурный коэффициент CGD | 0 | 1/°C |
| CGSTCE | Температурный коэффициент CGD | 0 | 1/°C |
| DVT | Вспомогательный параметр для расчётов по методу Монте-Карло | 0 | В |
| DVTT | Вспомогательный параметр для расчётов по методу Монте-Карло | 0 | В |
| GAMMATC | Температурный коэффициент GAMMA | 0 | - |
| ND | Параметр крутизны проходной характеристики в субпороговом режиме | 0 | - |
| VBITC | Максимальное напряжение при расчёте ёмкости затвор-исток | 0.5 | В |