模电实验报告——半导体器件特性仿真

实验报告

课程名称：___模拟电子技术基础实验_____实验名称：____半导体器件特性仿真____实验类型：__EDA___

一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理

六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

一、 实验目的和要求

1、了解PSPICE 软件常用菜单和命令的使用。

2、掌握PSPICE 电路图的输入和编辑。

3、学习PSPICE 分析设置、仿真、波形查看等方法。

4、学习半导体器件特性的仿真分析方法。

二、 实验内容和原理

1、二极管伏安特性测试电路如图3.1.1所示，输入该电路图，设置合适的分析方式及参数，用PSpice 程序仿真分析二极管的伏安特性。

2、在直流分析中设置对温度的内嵌分析，仿真分析二极管在不同温度下的伏安特性。

3、将电源Vs 用VSIN 元件代替，并设置合适的元件参数，仿真分析二极管两端的输出波形。

4、三极管特性测试电路如图3.1.2所示，用PSpice 程序仿真分析三极管的输出特性，并估算电压放大倍数。

图3.1.1 二极管特性测试电路 图3.1.2 三极管特性测试电路

三、 主要仪器设备

装有PSpice 程序的PC 机

四、 操作方法和实验步骤

1、二极管特性的仿真分析

受温度影响。用PSpice仿真时，从元件库中选出相应元件，连线，设置分析参数。二极管特性测试电路的直流扫描分析参数可设置为：扫描变量类型为电压源，扫描变量为Vs，扫描类型为线性扫描，初始值为-200V，终值为40V，增量为0.1V。为了仿真分析二极管在不同温度下的伏安特性，还需设置直流扫描的内嵌分析（Nested Sweep）,内嵌分析参数可设置为：扫描变量类型为温度，扫描类型为列表扫描，扫描值为-10(℃)，0(℃)，30(℃)。在Probe程序中可查看到二极管的伏安特性曲线，其横坐标应为二极管两端电压V（2）。为了分析温度对二极管伏安特性的影响，可以改变X坐标轴和Y坐标轴的范围，得到二极管在不同温度下的正向伏安特性曲线。

2、三极管特性的仿真分析

三极管的共射输出特性曲线是在一定的基极电流下，三极管的集电极电流与集电极发射极电压之间的关系。用PSpice仿真时，从元件库中选出相应元件，连线，设置分析参数。直流扫描分析参数可设置为：扫描变量类型为电压源，扫描变量为VCC，扫描类型为线性扫描，初始值为0V，终值为50V，增量为0.1V。设置直流扫描的内嵌分析（Nested Sweep）,内嵌分析参数可设置为：扫描变量类型为电流源，扫描类型为IB，扫描类型为线性扫描，初始值为0，终值为100μA，增量为10μA。在Probe程序中可查看到三极管集电极电流IC（Q1）的曲线，需将X轴变量设置为三极管集电极与发射极之间的电压V（Q1：c），并选择合适的坐标范围 ，可得到三极管的输出特性曲线。

五、实验数据记录和处理

1、二极管特性的仿真分析

直流分析设置

V_Vs

I(D1)

I （D ）与电压源Vs 之间的关系

V(D1:1)

-120V

-100V -80V -60V

-40V -20V -0V 20V

I(D1)

-100mA

-50mA

0A

50mA

二极管的伏安特性曲线

内嵌分析设置

V(D1:1)

0V

0.1V 0.2V 0.3V 0.4V 0.5V 0.6V

0.7V 0.8V 0.9V 1.0V

I(D1)

0A 20mA

40mA

二极管在不同温度下的伏安特性

2、 二极管电源Vs 用VSIN 元件代替

瞬态分析参数设置

Time

V(D1:1) - V(D1:2)

二极管两端电压波形

3、 三极管特性测试

直流分析设置

内嵌分析设置

V(Q1:c)

0V

5V 10V 15V 20V 25V 30V 35V 40V 45V 50V

IC(Q1)

0A 10mA

20mA

六、实验结果与分析

1、温度对二极管伏安特性的影响

温度的敏感器件，温度的变化对其伏安特性的影响主要表现为：随着温度的升高，其正向特性曲线左移，即正向压降减小。

2、三极管输出特性在不同工作区的特点

（1） 截止区：I c≈0A，与V CE无关。

（2） 饱和区：I c与V CE近似线性关系，I c受V CE控制。

（3） 放大区：I c受V CE影响很小，电流近似为恒定值。

3、用Probe图形后处理程序查看图形时，对于不同的分析设置，其缺省的横坐标是哪个变量？

答：直流扫描时是所选的扫描变量；交流扫描是频率变量；瞬态扫描是时间变量。

4、估算三极管电压放大倍数

选取I c≈8mA，此时I B≈40μA，估算电流放大倍数为β≈200

、心得

七、讨论

讨论、

这次实验通过PSpice软件的学习和使用，对PSpice有了初步的了解，同时，通过二极管、三极管特性的研究，对理论课上的知识有了更进一步的理解。