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2019.06.06 시뮬레이션

SPICE 디바이스 모델 : 다이오드 예 – 제1장

전자 회로 시뮬레이션의 기초

시뮬레이션에 사용하는 SPICE 모델에는 디바이스 모델과 Sub-circuit 모델이 있다는 것에 대해 SPICE 모델의 종류 편에서 설명하였습니다. 이번에는 다이오드를 예로 디바이스 모델에 대해 설명하겠습니다.

SPICE 디바이스 모델 : 다이오드의 동작 원리

그럼, SPICE의 디바이스 모델이 어떻게 구축되어 있는지, 다이오드를 예로 들어 설명하겠습니다. 이를 위해 먼저, 다이오드의 동작 원리에 대해 복습하겠습니다. 반도체의 이론에 대한 설명이지만, 포인트는 디바이스 모델이 어떤 파라미터로 구성되어 있는지를 아는 것이므로, 이론 자체에 대해서는 무리해서 이해하지 않아도 무방합니다.

하기 그림은 실리콘 다이오드의 기본 동작 원리입니다. 다이오드에 바이어스를 가하면, 공핍층 내의 전기장 (電場)이 약해짐에 따라 캐리어가 확산되어 전류가 흐릅니다. 또한, 다이오드의 순방향 전류 Id와, 공핍층 용량 Cj는 하기의 식으로 나타낼 수 있습니다.

다이오드의 파라미터

하기 그림은 다이오드의 등가 회로입니다. 순방향 전류 IF (상기 식에서는 Id), 공핍층 용량 Cj, 그리고 기생 저항 성분 RS가 표시되어 있습니다. 상기 식에 다이오드의 파라미터 (표 참조)를 대입하면, 모델 식은 하기와 같아집니다.

모델 식은 기본적으로 반도체의 이론식과 동일합니다. 디바이스 모델에 있어서는 이러한 파라미터 값을 설정해 나갑니다.

SPICE 디바이스 모델 : 다이오드의 디바이스 모델 실제 예

실제 다이오드의 디바이스 모델은 하기와 같습니다. 이는 로옴이 제공하고 있는 자료입니다.

기술 룰의 항목 설명과 같이, 「*」로 시작되는 것은 코멘트 아웃입니다. 모델의 간단한 설명 등은 임의입니다. 이 예에서는 「.MODEL」부터가 실제 내용입니다. 「+」로 시작되는 행은 파라미터의 값이 설정되어 있습니다. 디바이스 모델의 기술과 파라미터 표를 비교하여 주십시오. 파라미터 설정이 디폴트 값이어도 문제가 없는 경우는 기술할 필요가 없습니다.

(제2장으로 이어짐)

키 포인트

・SPICE 모델의 형식에는 「디바이스 모델」과 「Sub-circuit 모델」의 2종류가 있다.

・SPICE 디바이스 모델은, 모델의 각 파라미터 값을 설정한다.