以 SPICE 進行電路模擬

元件模型

SPICE 其實並不知道電晶體是什麼,它只懂方程式。元件模型就是那一組方程式與數字,告訴模擬器某個特定零件如何表現,它的電流如何隨各電壓變化、在哪裡導通、切換有多快。整個模擬都仰賴這些模型忠於現實。

SPICE 內建了少數幾個近乎理想的元件原始模型:R、L、C、基本二極體、BJT、MOSFET,以及電壓源與電流源。每一個都由帶可調參數的方程式所支配,例如二極體模型有飽和電流與理想因子,用來決定其 I-V 曲線的形狀。要刻畫一個真實零件,就把這些參數填成符合它規格書的值。任何結果的精度都被模型所限:教科書的二極體模型假設平滑的指數與固定的串聯電阻,漏掉了真實二極體實際具有的緩慢逆向漏電與電容。

誠實的座右銘是「模擬的好壞,只等於其模型的好壞」。用預設參數的原始模型是一張漫畫,拿來理解概念很好,拿來預測真實電路的確切行為則危險。任何需要精確的事,你都會想要製造商自己的模型。而且沒有任何模型包含元件之外的東西,你的接線、你的佈局、那些寄生效應,所以即使有完美的元件模型,也無法讓模擬吻合實驗桌。

內建的 SPICE 二極體使用 I = Is times (e^(V/(n times Vt)) - 1);當 Is 約為 10^-14 安培時,它在典型電流下預測約 0.6 到 0.7 V 的順向壓降,抓住了形狀,卻非任何特定真實二極體確切的轉折。

告訴 SPICE 某個零件如何表現的方程式與參數,每個結果立足其上的地基。

並沒有固定的 0.7 V 二極體壓降,也沒有單一的真實 beta 值;模型是方便的近似,不是定律。預設的原始模型參數是通用的,所以拿來理解概念可信,拿來精確預測則否。

又称
component modelprimitive model元件模型