SPICE的器件模型..
SPICE基本模型参数
process.
Lname n+ n- value <IC=INCOND> LSHUNT 23 51 10U IC=15.7MA
n+ and n- are the positive and negative element nodes, respectively. Value is the capacitance in Farads. The (optional) initial condition is the initial (time-zero) value
the source, to the negative node.
Vname n+ n- <DC<> DC/TRAN VALUE> <AC <ACMAG <ACPHASE>>>
<DISTOF1 <F1MAG <F1PHASE>>> <DISTOF2 <F2MAG <F2PHASE>>>
Circuit simulation is an important part of any design process. By simulating your circuits, you can detect errors early in the process, and avoid costly and time consuming prototype reworking. You can also easily swap components to evaluate designs with varying bills of materials (BOMs).
spice模型PPT课件
1）物理模型
半导体器件的物理模型是从半导体的基本方程 出发，并对器件的参数做一定的近似假设而得 到的有解析表达式的数学模型。一般说来，随 着集成电路集成度的提高，器件的结构、尺寸 都在发生变化，器件的物理模型就越加复杂。 在物理模型中经常包含有一些经验因子，目的 是为了使模型与实验结果符合得更好。一般说， 模型中考虑的因素越多，与实际结果就符合得 越好，但模型也就越复杂，在电路模拟中耗费 的计算工作量就越大。
当MOS器件的栅长和栅宽大于10µm、衬底 掺杂低，而我们又需要一个简单的模型时，那 么由Shichman和Hodges提出的MOS1模型是 适合的。
2）LEVEL＝2 LEVEL＝2的MOS2模型在MOS1模型基础上考 虑了一些二阶效应，提出了短沟道或窄沟道MOS 管的模型，又被称为二维解析模型。
MOS2模型考虑的二阶效应主要包括： （1）沟道长度对阈值电压的影响 （2）漏栅静电反馈效应对阈值电压的影响 （3）沟道宽度对阈值电压的影响 （4）迁移率随表面电场的变化 （5）沟道夹断引起的沟道长度调制效应 （6）载流子漂移速度限制而引起的电流饱和效应
3）LEVEL＝3 即MOS3模型。MOS3模型是一个半经验模型， 适用于短沟道器件。MOS3模型中的阈值电压、 饱和电流、沟道调制效应和漏源电流表达式等都 是半经验公式，其模型参数大多与MOS2模型相 同，但引入了三个新的模型参数：模拟静电反馈 效应的经验模型参数η（EAT）、迁移率调制系 数θ（THETA）和饱和电场系数κ(KAPPA）。
公式中符号
IS αF αR VAF VAR mE mC ms VE0 V C0 V S0
SPICE的器件模型教材
SPICE的器件模型在介绍SPICE基础知识时介绍了最复杂和重要的电路描述语句，其中就包括元器件描述语句。
许多元器件（如二极管、晶体管等）的描述语句中都有模型关键字，而电阻、电容、电源等的描述语句中也有模型名可选项，这些都要求后面配以.MODEL起始的模型描述语句，对这些特殊器件的参数做详细描述。
电阻、电容、电源等的模型描述语句语句比较简单，也比较容易理解，在SPICE基础中已介绍，就不再重复了；二极管、双极型晶体管的模型虽也做了些介绍，但不够详细，是本文介绍的重点，以便可以自己制作器件模型；场效应管、数字器件的模型过于复杂，太专业，一般用户自己难以制作模型，只做简单介绍。
元器件的模型非常重要，是影响分析精度的重要因素之一。
但模型中涉及太多图表，特别是很多数学公式，都是在WORD下编辑后再转为JEPG图像文件的，很繁琐和耗时，所以只能介绍重点。
一、二极管模型：1.1 理想二极管的I-V特性：1.2 实际硅二极管的I-V特性曲线：折线1.3 DC大信号模型：1.4 电荷存储特性：1.5 大信号模型的电荷存储参数Qd：1.6 温度模型：1.7 二极管模型参数表：二、双极型晶体管BJT模型：2.1 Ebers-Moll静态模型：电流注入模式和传输模式两种2.1.1 电流注入模式：2.1.2 传输模式：2.1.3 在不同的工作区域，极电流Ic Ie的工作范围不同，电流方程也各不相同：2.1.4 Early效应：基区宽度调制效应2.1.5 带Rc、Re、Rb的传输静态模型：正向参数和反向参数是相对的，基极接法不变，而发射极和集电极互换所对应的两种状态，分别称为正向状态和反向状态，与此对应的参数就分别定义为正向参数和反向参数。
2.2 Ebers-Moll大信号模型：2.3 Gummel-Pool静态模型：2.4 Gummel-Pool大信号模型：拓扑结构与Ebers-Moll大信号模型相同，非线性存储元件电压控制电容的方程也相同2.5 BJT晶体管模型总参数表：三、金属氧化物半导体晶体管MOSFET模型：3.1 一级静态模型：Shichman-Hodges模型3.2 二级静态模型（大信号模型）：Meyer模型3.2.1 电荷存储效应：3.2.2 PN结电容：3.3 三级静态模型：3.2 MOSFET模型参数表：一级模型理论上复杂，有效参数少，用于精度不高场合，迅速粗略估计电路二级模型可使用复杂程度不同的模型，计算较多，常常不能收敛三级模型精度与二级模型相同，计算时间和重复次数少，某些参数计算比较复杂四级模型BSIM，适用于短沟道（<3um）的分析，Berkley在1987年提出四、结型场效应晶体管JFET模型：基于Shichman-Hodges模型4.1 N沟道JFET静态模型：4.2 JFET大信号模型：4.3 JFET模型参数表：五、GaAs MESFET模型：分两级模型（肖特基结作栅极）GaAs MESFET模型参数表：六、数字器件模型：6.1 标准门的模型语句：.MODEL <(model)name> UGATE [模型参数] 标准门的延迟参数：6.2 三态门的模型语句：.MODEL <(model)name> UTGATE [模型参数]三态门的延迟参数：6.3 边沿触发器的模型语句：.MODEL <(model)name> UEFF [模型参数]边沿触发器参数：JKFF nff preb,clrb,clkb,j*,k*,g*,gb* JK触发器，后沿触发DFF nff preb,clrb,clk,d*,g*,gb* D触发器，前沿触发边沿触发器时间参数：6.4 钟控触发器的模型语句：.MODEL <(model)name> UGFF [模型参数]钟控触发器参数：SRFF nff preb,clrb,gate,s*,r*,q*,qb* SR触发器，时钟高电平触发DLTCH nff preb,clrb,gate,d*,g*,gb* D触发器，时钟高电平触发钟控触发器时间参数：6.5 可编程逻辑阵列器件的语句：U <name> <pld type> (<#inputs>,<#outputs>) <input_node>* <output_node># +<(timing model)name> <(io_model)name> [FILE=<(file name) text value>]+[DATA=<radix flag>$ <program data>$][MNTYMXDLY=<(delay select)value>] +[IOLEVEL=<(interface model level)value>]其中：<pld type>列表<(file name) text value> JEDEC格式文件的名称，含有阵列特定的编程数据JEDEC文件指定时，DATA语句数据可忽略<radix flag> 是下列字母之一：B 二进制 O 八进制 X 十六进制<program data> 程序数据是一个数据序列，初始都为0PLD时间模型参数：七、数字I/O接口子电路：数字电路与模拟电路连接的界面节点，SPICE自动插入此子电路子电路名（AtoDn和DtoAn）在I/O模型中定义，实现逻辑状态与电压、阻抗之间的转换。
HSPICE仿真课件
2013-11-04
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输入输出文件
2013-11-04
14
数量级的工程符号
2013-11-04
15
输入文件的例子
2013-11-04
16
输入文件的例子
2013-11-04
17
HSPICE的输入 输入行格式
• 文件名、语句、等式的长度不能超过256字符； • 上标和下标将被忽略； • 对英文字符大小写不敏感 • 用加号（+）表示续行，此时加号应该是新续之行的 第一个非空格字符； • 星号（*）和美圆符号（$）可以引出注释行，但*必 须是每行第一个字母，而$一般跟在一个语句后，并 与语句有至少一个空格。
2013-11-04
23
HSPICE的语句 使用子电路
2013-11-04
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HSPICE的语句 .model引导模型说明语句
• .MODEL 模型名 元器件类型 • 例如：nmos模型 • .model mod1 nmos VTO=1.0 KP=4.5E-5 +LAMBDA=0 GAMMA=0.4 TOX=1.0E-7 +NSUB=4.0E+15 LD=0.06U CJ=2.0E-4 MJ=0.5 +CJSW=2.0E-10 MJSW=0.4 CGSO=1E-10 +CGDO=1E-10 CGBO=2E-9 元器件参数
En
数字集成电路理论与设计
刘 涛
E-mail: ttlyz@
2013-11-04 1
声明
本课件所引用任何素材，包括但不限于文 字图片等，其版权均归原作者所有，这里 不一一列出，一并致谢！
2013-11-04
2
第四章 SPICE与MOS管模型
第5章集成电路元器件及其SPICE模型ppt课件
金属叉指结构电容
优点：不需要额 外的工艺。
特征尺寸急剧降 低，金属线条的 宽度和厚度之比 大大减小，叉指 的侧面电容占主 导地位。
PN结电容
❖ 利用PN结电容的优点也是不需要额外的工艺，但所 实现的电容有一个极性问题。
❖耗尽区
❖反型区
G
Co 沟道 Cdep
Vss
G ++++++
沟道 耗尽层 P型衬底
Vss
（a）物理结构
tox d
Cgb Co 积累区
耗尽区
1.0
反型区
（b）电容与Vgs的函数关系 0.2
0
Vgs
三、集成电感
在集成电路开始出现以后很长一段时间内， 人们一直认为电感是不能集成在芯片上的。因 为那时集成电路工作的最高频率在兆赫量级， 芯片上金属线的电感效应非常小。现在的情况 就不同了，首先，近二十年来集成电路的速度 越来越高，射频集成电路（RFIC）已经有了很 大的发展，芯片上金属结构的电感效应变得越 来越明显。芯片电感的实现成为可能。
在设计电路的时候需要非常准确地 预测出电路的性能。为了做到这一点， 需要对电路尽可能地进行精确的性能分 析（Analysis）。因为集成电路元器件 无法用实物构建，必须首先建立器件模 型，然后对用这些元器件模型所设计的 集成电路进行以分析计算为基础的电路 仿真（Simulation）。
在集成电路的晶体管级仿真方面， SPICE是主要的电路仿真程序，并已成为 工业标准。因此，集成电路设计工程师， 特别是模拟和数字混合信号集成电路设计 工程师必须掌握SPICE的应用。
Hspice语言学习总结
HSpice语言学习总结第一讲：《SPICE》概述（1）元器件模型构成器件模型的方法有两种：◆行为级模型—“黑匣子”模型例如IBIS模型和S参数,最新的是Verilog－AMS模型和VHDL-AMS模型精度较差，一致性不能保证，受测试技术和精度的影响。
一般应用到高频、非线性、大功率等大型电路设计◆等级(LEVEL)模型例如Hspice便是利用这种模型精度较高一般应用于中小型电路的IC设计（2）LEVEL模型②LEVEL1—LEVEL3：线性模型或低阶模型，可直接进行计算或估算。
②流片工厂提供的模型，如Level 49和Mos 9、EKV 等，无法直接进行计算或估算，需要用电路仿真软件进行仿真，以便得到精确的结果。
如Hspice③Hspice提取模型，是利用提取元件库的形式.lib,元件库一般由工厂提供（3）集成电路特征线宽微米：Micrometer: >1.0um亚微米：0.8um 0.6um深亚微米：0.5um 0.35um 0.25um超深亚微：0.25um 0.18um 0.13um纳米：0.09um (90nm) 0.07um (70nm)Moor 定律：每一代（3年）硅芯片上的集成密度翻两番。
加工工艺的特征线宽每代以30%的速度缩小。
（4）Hspice的使用流程（5）Hspice网表输入格式----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 第二讲HSPICE网表的语法（1）文件名格式：●工具的多少：Cadence>>Hspice●精度：一般Hspice>Cadence●适用对象：Cadence 用于RF设计较好，Hspice更适合模拟IC设计●目前应用建议：用Cadence布线布图以及版图设计，Hspice仿真（1.0）后缀名：.sp。
基于PSPice的元器件建模方法研究
基于PSPice的元器件建模方法研究2.马鞍山学院实验工程中心，安徽马鞍山 234100摘要：随着智能制造2025的推进，本文提出一种基于Cadence软件下PSPice工具建立半导体器件模型方法的研究。
主要从三个方面建立器件的行为模型，包括：子电路建模、ABM建模、Model Editor工具（曲线拟合）建模的研究，通过对不同建模方法的比较，获得比较有效建模思路；最终通过借助Cadence软件的工具箱，对线性拟合和子电路的组合进行MOSFET的联合建模，采用Cadence软件的orcad模块，根据厂家提供的datasheet数据表建立MOSFET模型。
本文对建模方法的研究，有助于人们了解不同的的建模方法，可以为建模提供新的思路，有助于建立更加完善的模型。
关键字：器件建模；子电路建模ABM曲线拟合；联合建模[基金项目] 022年安徽省六卓越一拔尖项目“自动化专业卓越工程师”（2022zybj089）；2022年马鞍山学院教学研究项目“智能制造背景下《电力电子技术》课程改革”（202201）。
[作者简介]王迪迪，男，汉族，安徽亳州人，硕士，助教，研究方向：半导体器件建模和电力电子与新能源发电。
引言随着半导体材料的不断发展，由其制成的新型电力电子器件也到飞速发展[1]。
一方面新器件的研制离不开器件的建模与仿真，另一方面新型研制的半导体器件，厂家一般只提供数据表，除非支付高昂的软件版权，否则并不提供免费的仿真软件，因此新型半导体器件的建模成为亟待解决的问题。
经过一段时间的文献调研、学习、资料整理及总结归纳，本文基于Cadence/PSPice软件工具以SiC MOSFET器件为例进行建模方法的研究。
传统的器件模型是根据材料的物理特性而建立的，而行为模型只关心器件的端口特性，从而建立的器件模型[2]。
通过对不同文献的阅读与资料的整理，摒弃了命令语句建模方法，以MOSFET 器件建模为例，重点研究了三种器件建模的方法即：通过capture平台搭建子电路建模，利用Model Editor工具建模，使用ABM库建模[1,3]。
硅光电二极管响应率SPICE模型
图 １ 光 电 二 极 管 的 一 维 剖 面 结 构
Ｆ ｇ ｒ １ ｔ ｅ ｐｈ ｔ ｄ ｏ ｅ 一ｄ ｍｅ ｓ ｎ ｐ ｙ ｉ ａ ￣ ｃＤｒ ｉ ｕ ｅ ．ｈ ｏ ｏ ｉ ｄ １ ｉ ｎ ｉ ｈ ｓ ｌ ｏ ｃ ｓ ｔ ｅ
得 。 从 图 ２ 的 结 果 。 及 拟 合 的 参 数 值 ｔｏ、ｎ来 看 ， 模 型 有 较 高 以 ｐ Ｓ 该 假设 单 个 光 子 产生 一 对 电 子一 穴 对 ，在小 的光 注 入 条 件 。 空 用 的 准 确 率 。 较 好 的 反 应 实 际 期 间 的 响 应 率 特 性 ， 型 中 使 用 的 离 能 模 经典 的上 述一 维 的结 构 ，同时 假 设 前 区的 少 子 复合 只产 生 在 表 面 ， 子 注入 节 前 区少 子 分布 的高斯 近似 也是 可行 的 。 无体 内 的 复合 ， 在前 区与 耗尽 区边界 ， 产生 多余 少 子 为零 ： 光
前 区 少子分 布 ．
ｎ（＋ｙ Байду номын сангаас ｇ １ ）［＋ ）＋ｈ】 １ ｌ 。ｇ ＋ 。＋２ （ ＣＳ ５ ｓｌ５ ＋ （ ｈ） ｒｇ Ｏ ２ ＋ｈ ｕ２ ）
＝（ ｚ Ａｎ ｄ ｇ ｌ 一 一 ，ｎ ＋ ＋ ， ２ ／ ） ０ ０ ：Ｏ ｎ ｋ ） （０ ｎ） ｋ １ 口 ｔ
， Ａ（） Ｐ区中 ｓ处 的 掺 杂浓 度 。 Ｎ ｓ为
由 的 突 变 结 近 似 ，４ 在 Ｎ 区 ， 界 条 件 ： ［】 边
在 ｘ Ｘｎ： （ ＝ ０ ｐ ｑ．Ｋ ） 在 ｘ Ｌ： （ ） Ｐ ＝ ｐ Ｘ ） ｐｅ （ｖ／ Ｔ ； ｘ ＝ Ｐ Ｌ ＝ ｏ；
鼾 ： 盟
＝
￣ Ｌ２ ｐ
均 匀 分 布 ， 析 了 响 应 率 相 对 于 该 少 子 分 布 的 积 分 表 达 ， 高 斯 分 布 近 似 下 ． Ｓ Ｉ Ｅ 中 完 成 了 整 分 在 在 ＰＣ 个 硅 光 电二 级 管 的 响 应 率 模 型 ， 析 其 分 布 参 数 对 响 应 率 影 响 ， 后 通 过 与 实验 数 据 比 较 ， 证 模 分 而 验 型 的有 效性 。
SPICE模型、命令介绍
SPICE模型、命令介绍SPICE模型、命令介绍下⾯列出常⽤SPICE器件的模型描述。
{ }中的参数是必须的，[ ]中的参数可选，{ }*中的参数需要重复。
此外，每个SPICE模型提供商可能会有其他的参数或命令。
DEVICE：1、C device - Capacitor.C{name} {+node} {-node} [{model}] {value} [IC={initial}]Examples:CLOAD 15 0 20pFCFDBK 3 33 CMOD 10pF IC=1.5v2、D device - Diode.D{name} {+node} {-node} {model} [area]Examples:DCLAMP 14 0 DMOD3、I device - Current Source.I{name} {+node} {-node} [[DC] {value}] [AC {mag} [{phase}]]Examples:IBIAS 13 0 2.3mAIAC 2 3 AC .001IPULSE 1 0 PULSE(-1mA 1mA 2ns 2ns 2ns 50ns 100ns)I3 26 77 AC 1 SIN(.002 .002 1.5MEG)4、J device - Junction FET.J{name} {d} {g} {s} {model} [{area]}Examples:JIN 100 1 0 JFAST5、K device - Inductor Coupling.K{name} L{name} { L{name} }* {coupling}Examples:KTUNED L3OUT L4IN .8KXFR1 LPRIM LSEC .996、L device - Inductor.L{name} {+node} {-node} [model] {value} [IC={initial}]Examples:LLOAD 15 0 20mHL2 1 2 .2e-6LSENSE 5 12 2uH IC=2mA7、M device - MOSFET.M{name} {d} {g} {s} {sub} {mdl} [L={value}] [W={value}] + [AD={value}] [AS={value}] + [PD={value}] [PS={value}]+ [NRD={value}] [NRS={value}]Examples:M1 14 2 13 0 PNOM L=25u W=12uM13 15 3 0 0 PSTRONG8、Q device - Bipolar Transistor.Q{name} {c} {b} {e} [{subs}] {model} [{area}]Examples:Q1 14 2 13 PNPNOMQ13 15 3 0 1 NPNSTRONG 1.59、R device - Resistor.R{name} {+node} {-node} [{model}] {value}Examples:RLOAD 15 0 2k10、S device - Voltage-Controlled Switch.S{name} {+node} {-node} {+control} {-control} {model}Examples:S12 13 17 2 0 SMOD11、T device - Transmission Line.T{name} {A+} {A-} {B+} {B-} Z0={value}[TD={val} | F={val}[NL={val}]]Examples:T1 1 2 3 4 Z0=220 TD=115nsT2 1 2 3 4 Z0=50 F=5MEG NL=0.512、V device - Voltage Source.V{name} {+node} {-node} [[DC] {value}] [AC {mag} [{phase}]]Examples:VBIAS 13 0 2.3mVV AC 2 3 AC .001VPULSE 1 0 PULSE(-1mV 1mV 2ns 2ns 2ns 50ns 100ns)V3 26 77 AC 1 SIN(.002 .002 1.5MEG)13、X device - Subcircuit Call.X{name} [{node}]* {subcircuit name}Examples:X12 100 101 200 201 DIFFAMPCONTROLLED SOURCES14、E device - Voltage Controlled V oltage Source VCVS.E{name} {+node} {-node} {+cntrl} {-cntrl} {gain}E{name} {+node} {-node} POL Y({value}) {{+cntrl} {-cntrl}}* {{coeff}}* Examples: EBUFF 1 2 10 11 1.0EAMP 13 0 POL Y(1) 26 0 50015、F device - Current Controlled Current Source CCCS.F{name} {+node} {-node} {vsource name} {gain}Examples:FSENSE 1 2 VSENSE 10.016、G device - Voltage Controlled Current Source VCCS.G{name} {+node} {-node} {+control} {-control} {gain}Examples:GBUFF 1 2 10 11 1.017、H device - Current Controlled V oltage Source CCVS.H{name} {+node} {-node} {vsource name} {gain}H{name} {+node} {-node} POL Y({value}) { {vsource name} }* {{coeff}}* Examples: HSENSE 1 2 VSENSE 10.0HAMP 13 0 POL Y(1) VIN 500INPUT SOURCES18、EXPONENTIALEXP( {v1} {v2} {trise_delay} {tau_rise} {tfall_delay} {tau_fall) )19、PULSEPULSE( {v1} {v2} {tdelay} {trise} {tfall} {width} {period} )20、PIECE WISE LINEARPWL( {time1} {v1} {time2} {v2} ... {time3} {v3} )21、SINGLE FREQUENCY FMSFFM( {voffset} {vpeak} {fcarrier} {mod_index} {fsignal} )22、SINE WA VESIN( {voffset} {vpeak} {freq} {tdelay} {damp_factor} {phase} )ANALOG BEHA VIORAL MODELING23、V ALUEE|G{name} {+node} {-node} V ALUE {expression}Examples:GMULT 1 0 V ALUE = { V(3)*V(5,6)*100 }ERES 1 3 VALUE = { I(VSENSE)*10K }24、TABLEE|G{name} {+node} {-node} TABLE {expression} = (invalue, outvalue)* Examples: ECOMP 3 0 TABLE {V(1,2)} = (-1MV 0V) (1MV, 10V)25、LAPLACEE|G{name} {+node} {-node} LAPLACE {expression} {s expression} Examples:ELOPASS 4 0 LAPLACE {V(1)} {10 / (s/6800 + 1)}26、FREQE|G{name} {+node} {-node} FREQ {expression} (freq, gain, phase)* Examples:EAMP 5 0 FREQ {V(1)} (1KZ, 10DB, 0DEG) (10KHZ, 0DB, -90DEG)27、POL YE|G{name} {+node} {-node} POL Y(dim) {inputs X} {coeff k0,k1,...} [IC=value] Examples:EAMP 3 0 POL Y(1) (2,0) 0 500EMULT2 3 0 POL Y(2) (1,0) (2,0) 0 0 0 0 1ESUM3 6 0 POL Y(3) (3,0) (4,0) (5,0) 0 1.2 0.5 1.2COEFFICIENTS28、POL Y(1)y = k0 + k1?X1 + k2?X1?X1 + k3?X1?X1?X1 + ...29、POL Y(2)y = k0 + k1?X1+ k2?X2 + k3?X1?X1+ k4?X2?X1 + k5?X2?X2+ k6?X1?X1?X1 + k7?X2?X1?X1 + k8?X2?X2?X1+ k9?X2? X2?X2 + ...30、POL Y(3)y = k0 + k1?X1 + k2?X2 + k3?X3 + k4?X1?X1 + k5?X2?X1 + k6?X3?X1+ k7?X2?X2+ k8?X2?X3 + k9?X3?X3 + ...STATEMENTS31、.AC - AC Analysis..AC [LIN][OCT][DEC] {points} {start} {end}Examples:.AC LIN 101 10Hz 200Hz.AC DEC 20 1MEG 100MEG32、.DC - DC Analysis..DC [LIN] {varname} {start} {end} {incr}.DC [OCT][DEC] {varname} {start} {end} {points}Examples:.DC VIN -.25 .25 .05.DC LIN I2 5mA -2mA 0.1mA VCE 10V 15V 1V 33、.FOUR - Fourier Analysis..FOUR {freq} {output var}*Examples:.FOUR 10KHz v(5) v(6,7)34、.IC - Initial Transient Conditions..IC { {vnode} = {value} }*Examples:.IC V(2)=3.4 V(102)=035、.MODEL – Device Model..MODEL {name} {type}Typename Devname DevtypeCAP Cxxx capacitorIND Lxxx inductorRES Rxxx resistorD Dxxx diodeNPN Qxxx NPN bipolarPNP Qxxx PNP bipolarNJF Jxxx N-channel JFETPJF Jxxx P-channel JFETNMOS Mxxx N-channel MOSFETPMOS Mxxx P-channel MOSFETVSWITCH Sxxx voltage controlled switch Examples:.MODEL RMAX RES (R=1.5 TC=.02 TC2=.005).MODEL QDRIV NPN (IS=1e-7 BF=30)36、.NODESET – Initial bias point guess..NODESET { {node}={value} }*Examples:.NODESET V(2)=3.4 V(3)=-1V37、.NOISE - Noise Analysis..NOISE {output variable} {name} [{print interval}] Examples:.NOISE V(5) VIN38、.PLOT – Plot Output..PLOT [DC][AC][NOISE][TRAN] [ [{output variable}*] Examples: .PLOT DC V(3) V(2,3) V(R1) I(VIN).PLOT AC VM(2) VP(2) VG(2)39、.PRINT – Print Output..PRINT [DC][AC][NOISE][TRAN] [{output variable}*] Examples: .PRINT DC V(3) V(2,3) V(R1) IB(Q13).PRINT AC VM(2) VP(2) VG(5) II(7)40、.PROBE – Save simulation output PSPICE COMMAND. .PROBE [output variable]*Examples:.PROBE.PROBE V(3) VM(2) I(VIN)41、.SENS - Sensitivity Analysis..SENS {output variable}*Examples:.SENS V(9) V(4,3) I(VCC)42、.SUBCKT - Subcircuit Definition..SUBCKT {name} [{node}*]Examples:.SUBCKT OPAMP 1 2 101 10243、.TEMP – Temperature Analysis..TEMP {value}*Examples:.TEMP 0 27 12544、.TF – DC Transfer Function..TF {output variable} {input source name}Examples:.TF V(5) VIN45、.TRAN - Transient Analysis..TRAN {print step value} {final time} [{no print time} [{step ceiling value}]] [UIC] Examples:.TRAN 5NS 100NS。
SPICE的器件模型..
SPICE的器件模型在介绍SPICE基础知识时介绍了最复杂和重要的电路描绘语句，此中就包含元器件描绘语句。
很多元器件（如二极管、晶体管等）的描绘语句中都有模型要点字，而电阻、电容、电源等的描绘语句中也有模型名可选项，这些都要求后边配以 .MODEL开端的模型描绘语句，对这些特别器件的参数做详尽描绘。
电阻、电容、电源等的模型描绘语句语句比较简单，也比较简单理解，在 SPICE基础中已介绍，就不再重复了；二极管、双极型晶体管的模型虽也做了些介绍，但不够详尽，是本文介绍的要点，以便能够自己制作器件模型；场效应管、数字器件的模型过于复杂，太专业，一般用户自己难以制作模型，只做简单介绍。
元器件的模型特别重要，是影响剖析精度的重要要素之一。
但模型中波及太多图表，特别是好多半学公式，都是在 WORD下编写后再转为 JEPG图像文件的，很繁琐和耗时，因此只好介绍要点。
一、二极管模型：1.1理想二极管的I-V特征：1.2实质硅二极管的I-V 特征曲线：折线1.3DC大信号模型：1.4电荷储存特征：1.5大信号模型的电荷储存参数Qd：1.6温度模型：1.7二极管模型参数表：二、双极型晶体管BJT模型：2.1Ebers-Moll静态模型：电流注入模式和传输模式两种电流注入模式：传输模式：在不一样的工作地区，极电流Ic Ie的工作范围不一样，电流方程也各不同样：2.1.4 Early效应：基区宽度调制效应带Rc、Re、Rb的传输静态模型：正向参数和反向参数是相对的，基极接法不变，而发射极和集电极交换所对应的两种状态，分别称为正向状态和反向状态，与此对应的参数就分别定义为正向参数和反向参数。
2.2Ebers-Moll大信号模型：2.3Gummel-Pool 静态模型：2.4Gummel-Pool 大信号模型：拓扑构造与 Ebers-Moll大信号模型同样，非线性储存元件电压控制电容的方程也同样2.5BJT 晶体管模型总参数表：三、金属氧化物半导体晶体管MOSFET模型：3.1一级静态模型：Shichman-Hodges模型3.2二级静态模型（大信号模型）：Meyer 模型电荷储存效应：PN结电容：3.3三级静态模型：3.2MOSFET模型参数表：一级模型理论上复杂，有效参数少，用于精度不高场合，快速大略预计电路二级模型可使用复杂程度不一样的模型，计算许多，经常不可以收敛三级模型精度与二级模型同样，计算时间和重复次数少，某些参数计算比较复杂四级模型 BSIM，合用于短沟道（ <3um）的剖析， Berkley 在 1987 年提出四、结型场效应晶体管JFET模型：鉴于 Shichman-Hodges模型4.1N 沟道 JFET静态模型：4.2JFET 大信号模型：4.3JFET 模型参数表：五、GaAs MESFET模型：分两级模型（肖特基结作栅极）GaAs MESFET模型参数表：六、数字器件模型：6.1标准门的模型语句：.MODEL <(model)name> UGATE 模[型参数 ] 标准门的延缓参数：6.2三态门的模型语句：.MODEL <(model)name> UTGATE 模[型参数 ]三态门的延缓参数：6.3边缘触发器的模型语句：.MODEL <(model)name> UEFF [模型参数 ]边缘触发器参数：JKFF nff preb,clrb,clkb,j*,k*,g*,gb* JK 触发器，后沿触发DFF nff preb,clrb,clk,d*,g*,gb* D触发器，前沿触发边缘触发器时间参数：6.4钟控触发器的模型语句：.MODEL <(model)name> UGFF [模型参数 ]钟控触发器参数：SRFF nff preb,clrb,gate,s*,r*,q*,qb* SR 触发器，时钟高电平触发DLTCH nff preb,clrb,gate,d*,g*,gb* D 触发器，时钟高电平触发钟控触发器时间参数：6.5可编程逻辑阵列器件的语句：U <name><pld type> (<#inputs>,<#outputs>)<input_node>*<output_node># +<(timing model)name> <(io_model)name> [FILE=<(file name) text value>]+[DATA=<radix flag>$ <program data>$][MNTYMXDLY=<(delay select)value>]+[IOLEVEL=<(interface model level)value>]此中： <pld type> 列表<(file name) text value>JEDEC格式文件的名称，含有阵列特定的编程数据JEDEC文件指准时， DATA语句数据可忽视<radix flag> 是以下字母之一： B 二进制O 八进制X 十六进制<program data> 程序数据是一个数据序列，初始都为 0PLD 时间模型参数：七、数字 I/O 接口子电路：数字电路与模拟电路连结的界面节点， SPICE自动插入此子电路子电路名（ AtoDn 和 DtoAn）在 I/O 模型中定义，实现逻辑状态与电压、阻抗之间的变换。
集成电路器件及SPICE模型
根据对比结果，对SPICE模型的参数进行修正，减小误差。
验证模型准确性
通过多次修正和验证，确保SPICE模型能够准确模拟集成电路的性 能。
04
CATALOGUE
SPICE模型在集成电路设计中的应用
基于SPICE模型的电路仿真
模拟电路行为
SPICE模型能够描述电路中各个元 件的电气特性，通过仿真可以预 测电路在不同条件下的工作状态 和性能。
基于SPICE模型的集成电路可靠性分析
预测可靠性
基于SPICE模型的可靠性分析可以预测集成电路在不同环境和工 作条件下的性能退化和失效情况。
可靠性设计和优化
根据可靠性分析结果，设计师可以对集成电路进行针对性的可靠 性设计和优化，提高产品的可靠性和寿命。
失效分析
在集成电路失效分析中，SPICE模型可以辅助定位失效部位和原 因，为失效机理研究和改进设计提供依据。
根据集成电路的实际参数，如电阻阻值、电容容量、电感 感量、二极管和晶体管的电气特性等，设定SPICE模型的 参数值。
建立电路图
使用SPICE电路图编辑器，根据集成电路的电路图，绘制 对应的SPICE电路图。
集成电路器件的SPICE模型参数提取
01
测量电路性能
通过实际测量集成电路的输入输 出电压、电流等性能指标，验证 SPICE模型的准确性。
05
CATALOGUE
SPICE模型在集成电路制造中的应用
基于SPICE模型的制造工艺仿真
模拟电路行为
优化设计参数
在设计阶段，SPICE模型可用于优化电路元件的参 数，提高电路性能和稳定性。
通过SPICE模型，可以模拟集成电路在不同 工作条件下的行为，预测其性能和功能。
第七章 Pspice与器件模型
第七章 Pspice与器件模型
3. 蒙特卡罗分析和最坏情况分析
蒙特卡罗分析是对电路所选择的分析(直流、 交流、 瞬态) 进行了多次运行后,进行的统计分析。 第一次运行是用所有元器 件的标称值进行运算的。 而以后的运行, 则是根据每个模型语句 内对各个元器件模型参数的容差规定, 随机选取在其容差限度内 偏离其标称值的不定值进行的运算。 将各次运行结果同第一次 运行结果进行比较, 得出由于元器件的容差而引起输出结果偏离 的统计情况。
在Markers菜单下，选择Make Voltage /Level(标志电位)、 Make Voltage Differential(标志电压差)、 Make Current into Pin （标志流入节点电流）等菜单项后，鼠标会变成像探针一样的 图标。把探针图标放在电路图的节点上，就可以在Probe窗口 中看到对应节点的电压、 电流波形。
第七章 Pspice与器件模型
1. 交流分析与噪声分析
交流分析主要分析电路在交流小信号情况下的频率特性。 在Sweep Parameters栏中输入要分析的起始频率和终止频率, 以 及在这个频段内要分析的频率数。在AC Sweep Type栏中选择 频率增加为线性、倍频程或十倍频。在Noise Analysis栏中的 Output Voltage为输出电压, 它可以是某一节点的输出电压, 如 V(5), 也可以是跨在两节点间的输出电压, 如V(4,5)。 I/VSource 为某独立电流源或电压源的名称, 将会对该电源处的等效输入 噪声进行计算。 该处所指的电源本身并不是一个噪声发生器, 仅表示计算等效输入噪声的位置。 选择Noise Enable 使噪声分 析“使能”(有效), 选择Enable使以上所有分析“使能”。
第七章 集成电路器件及SPICE模型
MOS结构电容
a a + + + + + + + + + 1.0 Co 沟道 Cdep 沟道 耗尽层 p型衬底 Vss Vss （a） （b） Vgs d tox Cgb Co 0.2 积累区 耗尽区 反型区
MOS电容 (a)物理结构 (b)电容与Vgs的函数关系
MOS结构电容
Cox Cox Í µ µ Æ
l ' / 4
集总元件
由于尺寸的小型化，几乎所有集成电路的有 源元件都可认为是集总元件。前面讨论的无 源元件也可作为集总元件来处理； 随着工作频率的增加，使得一些诸如互连线 的IC元件的尺寸可以与传输信号的波长相比； 这时，集总元件模型就不能有效地描述那些 大尺寸元件的性能，应该定义为分布元件。
2
MIM电容
电容模型等效电路：
固有的自频率：
f0
1 2 LC
金属叉指结构电容
MOS结构电容
平板电容和PN结电容都不相同，MOS核心部分，即 金属-氧化物-半导体层结构的电容具有独特的性质。
它的电容-电压特性取决于半导体表面的状态。
随着栅极电压的变化，表面可处于： 积累区 耗尽区 反型区
有源电阻
I D + V S I IDS I O G S + V D (b) VGS V VTP
G
O
I IDS
VTN V (a)
VGS
MOS有源电阻及其I-V曲线
2t ox L V V 直流电阻： Ron︱VGS=V ＝ I n ox W (V VTN ) 2
交流电阻：
mos的spice建模
MOS器件二阶效应
（3）窄沟道效应
实际的栅总有一部分要覆盖在场氧化层上(沟道宽度以外)，因此场氧 化层下也会引起耗尽电荷。这部分电荷虽然很少，但当沟道宽度W很 窄时，它在整个耗尽电荷中所占的比例将增大。与没有“边缘”效应 时的情况相比较，栅电压要加得较大才能使沟道反型。
这时V TH被修正为：
γ φ φ δ εφ V T H V T 0 2 F V S B 2 F 4 C o S W x i2 F V SB
漏区和源区的串联电阻会严重地影响MOS管的电学特性，串联电 阻的存在使加在漏源区的有效电压会小于加在外部端口处的电压。 SPICE2等效电路中插入了两个电阻rD和rS，它们的值可在模型语句： “．MODEL ”中给定，也可通过MOSFET中的NRD和NRS来确定 。
rD＝RshNRD rS＝RshNRS
mos1模型器件工作特性mos1模型器件工作特性mos1模型衬底pn结电流公式mos2模型mos器件二阶效应mos器件二阶效应mos器件二阶效应mos器件二阶效应mos器件二阶效应mos器件二阶效应mos器件二阶效应mos3模型mos3模型mos3模型mos3模型1线性区非饱和区当vgsvthvdsvthvdsvgsvthmos管工作在饱和区
L0－版图上几何沟道长度，L0－2 LD＝L为有效沟道长度 ；
γ φ φ VTH－阈值电压：V T H V T 0 2 F V S B 2 F
.
MOS1模型器件工作特性
（2）饱和区 当VGS>VTH，VDS>VGS－VTH，MOS管工作在饱和区。 电流方程为：
λ ID SK 2 PL 0 W 2L DV G SV T H 21V DS
当VGS>VTH，VDS<VGS－VTH，MOS管工作在线性区。 电流方程为：
Altium Designer中添加Spice仿真器件模型的方法
Altium Designer 6.9软件中添加Spice仿真器件模型的方法在电子设计辅助软件中, Altium Designer 6.9是最常用的软件,新版本的Altium Designer 6.9软件增加了电路仿真功能,能够对设计的电路进行模拟分析。
但是由于其仿真模型库中的元件比较少,使得许多特殊功能的电路无法进行仿真,因此必须添加所需的器件模型。
由于Spice格式已经成为仿真器件模型的标准,电子元器件厂家通常都会给出器件的Spice模型,因此可以从生产厂家的产品资料光盘中得到,也可从Internet网查询这些模型,直接把这些模型转换为Altium Designer 6.9器件模型,然后添加到Altium Designer 6.9的仿真器件库中,增强Altium Designer 6.9的仿真功能。
在此,我已运放为例:介绍将Burr-Brown公司产品资料光盘中的运放Opa501添加到Altium Designer 6.9仿真器件库中的方法。
1.绘制元件图形首先在Altium Designer 6.9中建立一个原理图库文件如Schlib.lib,然后用主菜单中Tools下的New Componet命令创建一个新元件,在弹出的对话框Name中输入元件名Opa501。
在Altium Designer 6.9的设计窗口内绘出如图1所示的元件图形并保存文件。
图1.jpg2.输入元件的描述信息对绘制好的元件,需要输入元件的描述信息才能使用。
打开Tools下的Description对话窗口,这里有Designator、Library Fields及Part Field Names三个选取项。
其中Pan Field Names项采用缺省值,在Designator项的Default和Description栏中分别填人“U?”和“General-Purpose Opera tional Amplifier”。
集成电路器件及SPICE模型通用课件
场效应管的SPICE模型
场效应管SPICE模型是模拟场效应管特性的数学模型。
场效应管SPICE模型包括沟道电流、阈值电压等参数，用于模拟场效应管在电路 中的行为。
集成电路器件SPICE模型的参数提取与优化
异构集成与三维集成中的SPICE模型挑战
随着集成电路技术的发展，异构集成和三维集成已经成为趋势。在异构集成和三维集成中， 不同材料和器件之间的相互作用和耦合效应更加复杂，因此需要更加精细的SPICE模型来模 拟。
现有的SPICE模型主要是针对单一器件或单一材料的仿真而设计的，因此在异构集成和三维 集成中需要进行改进和扩展。这需要研究新的建模方法和参数提取技术，以适应不同材料和 器件之间的耦合效应。
电阻器
电阻器是限流元件，用于调节 电路中的电流和电压，分为线 绕、薄膜和厚膜电阻器等类型。
电容器
电容器是储能元件，用于隔直、 滤波和旁路等作用，分为陶瓷、
薄膜和电解电容器等类型。
集成电路器件的工作原理
双极型晶体管工作原理
双极型晶体管利用载流子的扩散与漂移运动 控制电流，具有电流放大作用。
二极管工作原理
优化设计
基于SPICE模型的仿真结果，可以对 电路设计进行优化，改进电路的性能 指标，降低功耗和提高稳定性。
元件匹配与版图布局
元件匹配
SPICE模型可以模拟元件之间的匹配 情况，帮助设计者找到元件的最佳配 置，以确保电路性能的稳定。
版图布局
利用SPICE模型进行版图布局的模拟， 可以预测元件之间的耦合效应和信号 干扰，从而优化版图设计。
VS
效率
SPICE 仿真和模型简介
SPICE 仿真和模型简介1、SPICE 仿真程序电路系统的设计人员有时需要对系统中的部分电路作电压与电流关系的详细分析，此时需要做晶体管级仿真（电路级），这种仿真算法中所使用的电路模型都是最基本的元件和单管。
仿真时按时间关系对每一个节点的I/V 关系进行计算。
这种仿真方法在所有仿真手段中是最精确的，但也是最耗费时间的。
SPICE（Simulation program with integrated circuit emphasis）是最为普遍的电路级模拟程序，各软件厂家提供提供了Vspice、Hspice、Pspice 等不同版本spice 软件，其仿真核心大同小异，都是采用了由美国加州Berkeley 大学开发的spice 模拟算法。
SPICE 可对电路进行非线性直流分析、非线性瞬态分析和线性交流分析。
被分析的电路中的元件可包括电阻、电容、电感、互感、独立电压源、独立电流源、各种线性受控源、传输线以及有源半导体器件。
SPICE 内建半导体器件模型，用户只需选定模型级别并给出合适的参数。
2、元器件模型为了进行电路模拟，必须先建立元器件的模型，也就是对于电路模拟程序所支持的各种元器件，在模拟程序中必须有相应的数学模型来描述他们，即能用计算机进行运算的计算公式来表达他们。
一个理想的元器件模型，应该既能正确反映元器件的电学特性又适于在计算机上进行数值求解。
一般来讲，器件模型的精度越高，模型本身也就越复杂，所要求的模型参数个数也越多。
这样计算时所占内存量增大，计算时间增加。
而集成电路往往包含数量巨大的元器件，器件模型复杂度的少许增加就会使计算时间成倍延长。
反之，如果模型过于粗糙，会导致分析结果不可靠。
因此所用元器件模型的复杂程度要根据实际需要而定。
如果需要进行元器件的物理模型研究或进行单管设计，一般采用精度和复杂程度较高的模型，甚至采用以求解半导体器件基本方程为手段的器件模拟方法。
二微准静态数值模拟是。
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SPICE的器件模型在介绍SPICE基础知识时介绍了最复杂和重要的电路描述语句，其中就包括元器件描述语句。
许多元器件（如二极管、晶体管等）的描述语句中都有模型关键字，而电阻、电容、电源等的描述语句中也有模型名可选项，这些都要求后面配以.MODEL起始的模型描述语句，对这些特殊器件的参数做详细描述。
电阻、电容、电源等的模型描述语句语句比较简单，也比较容易理解，在SPICE基础中已介绍，就不再重复了；二极管、双极型晶体管的模型虽也做了些介绍，但不够详细，是本文介绍的重点，以便可以自己制作器件模型；场效应管、数字器件的模型过于复杂，太专业，一般用户自己难以制作模型，只做简单介绍。
元器件的模型非常重要，是影响分析精度的重要因素之一。
但模型中涉及太多图表，特别是很多数学公式，都是在WORD下编辑后再转为JEPG图像文件的，很繁琐和耗时，所以只能介绍重点。
一、二极管模型：1.1 理想二极管的I-V特性：1.2 实际硅二极管的I-V特性曲线：折线1.3 DC大信号模型：1.4 电荷存储特性：1.5 大信号模型的电荷存储参数Qd：1.6 温度模型：1.7 二极管模型参数表：二、双极型晶体管BJT模型：2.1 Ebers-Moll静态模型：电流注入模式和传输模式两种2.1.1 电流注入模式：2.1.2 传输模式：2.1.3 在不同的工作区域，极电流Ic Ie的工作范围不同，电流方程也各不相同：2.1.4 Early效应：基区宽度调制效应2.1.5 带Rc、Re、Rb的传输静态模型：正向参数和反向参数是相对的，基极接法不变，而发射极和集电极互换所对应的两种状态，分别称为正向状态和反向状态，与此对应的参数就分别定义为正向参数和反向参数。
2.2 Ebers-Moll大信号模型：2.3 Gummel-Pool静态模型：2.4 Gummel-Pool大信号模型：拓扑结构与Ebers-Moll大信号模型相同，非线性存储元件电压控制电容的方程也相同2.5 BJT晶体管模型总参数表：三、金属氧化物半导体晶体管MOSFET模型：3.1 一级静态模型：Shichman-Hodges模型3.2 二级静态模型（大信号模型）：Meyer模型3.2.1 电荷存储效应：3.2.2 PN结电容：3.3 三级静态模型：3.2 MOSFET模型参数表：一级模型理论上复杂，有效参数少，用于精度不高场合，迅速粗略估计电路二级模型可使用复杂程度不同的模型，计算较多，常常不能收敛三级模型精度与二级模型相同，计算时间和重复次数少，某些参数计算比较复杂四级模型BSIM，适用于短沟道（<3um）的分析，Berkley在1987年提出四、结型场效应晶体管JFET模型：基于Shichman-Hodges模型4.1 N沟道JFET静态模型：4.2 JFET大信号模型：4.3 JFET模型参数表：五、GaAs MESFET模型：分两级模型（肖特基结作栅极）GaAs MESFET模型参数表：六、数字器件模型：6.1 标准门的模型语句：.MODEL <(model)name> UGATE [模型参数] 标准门的延迟参数：6.2 三态门的模型语句：.MODEL <(model)name> UTGATE [模型参数]三态门的延迟参数：6.3 边沿触发器的模型语句：.MODEL <(model)name> UEFF [模型参数]边沿触发器参数：JKFF nff preb,clrb,clkb,j*,k*,g*,gb* JK触发器，后沿触发DFF nff preb,clrb,clk,d*,g*,gb* D触发器，前沿触发边沿触发器时间参数：6.4 钟控触发器的模型语句：.MODEL <(model)name> UGFF [模型参数]钟控触发器参数：SRFF nff preb,clrb,gate,s*,r*,q*,qb* SR触发器，时钟高电平触发DLTCH nff preb,clrb,gate,d*,g*,gb* D触发器，时钟高电平触发钟控触发器时间参数：6.5 可编程逻辑阵列器件的语句：U <name> <pld type> (<#inputs>,<#outputs>) <input_node>* <output_node># +<(timing model)name> <(io_model)name> [FILE=<(file name) text value>]+[DATA=<radix flag>$ <program data>$][MNTYMXDLY=<(delay select)value>] +[IOLEVEL=<(interface model level)value>]其中：<pld type>列表<(file name) text value> JEDEC格式文件的名称，含有阵列特定的编程数据JEDEC文件指定时，DATA语句数据可忽略<radix flag> 是下列字母之一：B 二进制 O 八进制 X 十六进制<program data> 程序数据是一个数据序列，初始都为0PLD时间模型参数：七、数字I/O接口子电路：数字电路与模拟电路连接的界面节点，SPICE自动插入此子电路子电路名（AtoDn和DtoAn）在I/O模型中定义，实现逻辑状态与电压、阻抗之间的转换。
7.1 N模型：数字输入N模型将逻辑状态（1 0 X Z）转换成相对应的电压、阻抗。
数字模拟器的N模型语句：N <name> <(interface)node> <(low level)node> <(high level)node> <(model)name>+DGTLNET=<(digital net)name> <(digital IO model)name> [IS=(initial state)]数字文件的N模型语句：N <name> <(interface)node> <(low level)node> <(high level)node> <(model)name>+[SIGNAME=<(digital signal)name> [IS=(initial state)]模型语句： .MODEL <(model)name> DINPUT [(模型参数)]模型参数表：7.2 O模型：将模拟电压转换为逻辑状态（1 0 X Z），形成逻辑器件的输入级。
节点状态由接口节点和参考节点之间的电压值决定，将该电压值与当前电压序列进行比较，如果落在当前电压序列中，则新状态与原状态相同；如果不在当前电压序列中，则从S0NAME开始检查，第一个含有该电压值的电压序列可确定为新状态。
如果没有电压序列包含这个电压值，则新状态为？（状态未知）。
数字模拟器的O模型语句：O <name> <(interface)node> <node> <(model)name>+DGTLNET=<(digital net)name> <(digital IO model)name>数字文件的O模型语句：O <name> <(interface)node> <node> <(model)name>+[SIGNAME=<(digital signal)name>模型语句： .MODEL <(model)name> DOUTPUT [(模型参数)]模型参数表：八、数学宏模型：作为电路功能块或实验仪器插入电路系统中，代替或模拟电路系统的部分功能，有24种8.1 电压加法器：8.2 电压乘法器：8.3 电压除法器：8.4 电压平方：基本运算方程：8.5 理想变压器：8.6 电压求平方根：方程8.7 三角波/正弦波转换器：三角波峰-峰值为2V，其中C=PI/28.8 电压相移：8.9 电压积分器：8.10 电压微分器：8.11 电压绝对值：（略）8.12 电压峰值探测器：（略）8.13 频率乘法器：8.14 频率除法器：8.15 频率加法器/减法器：8.16 相位探测器：8.17 传输线：模拟信号延迟（略）8.18 施密特触发器：为避免不收敛，不使用DC扫描，将模型中加入PWL源，产生缓变上升/下降斜波，与瞬态分析效果相同8.19 电压取样-保持电路：（略）8.20 脉冲宽度调制器：（略）8.21 电压幅度调制器：（略）8.22 电压对数放大器：（略）8.23 N次根提取电路：8.24 拉氏变换：（略）九、系统方程宏模型：可作为功能块代替某些未知的电路或不需要分析的电路，插入电路中，使电路系统的分析变得简单明了。
9.1 积分器子电路：作为求解微分方程组的基本运算部件，可在10MHz下工作子电路描述文件：* Integrator Subcircuit. Subckt int 1 2Gi 0 2 1 0 1uCi 2 0 1ufRo 2 0 1000MEG.ENDS INT9.2 电感型微分电路：受控源G的控制电压为Vin，输出电流i9.3 电容型微分电路：9.4 网络函数的SPICE模型：高阶网络函数可分解为几个较简单的一阶、二阶函数，用级联和耦合结构来实现十、非线性器件的模型：10.1 电容型传感器：检测元件是非线性电容10.2 光敏电阻：时变电阻10.3 变容二极管：压控电容。