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zoom RSS LTspice トランジスタモデル比較

<<   作成日時 : 2016/12/18 10:48   >>

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LTspiceXVIIに乗り換えてから、古い回路のシミュレーションを行うと、フリーズしてしまう事が増えてきた。LTspiceIVでは問題なく動作するのだが、これから、修正されるまで、IVの環境に戻らざるを得ないようです。
例えば、BJTトランジスタのモデルを使って以下のような回路を使います。
画像

今回の回路図の注目点は、ビヘイビア電流源(BI)の使い方です。関数や、回路上の引数を使って電流源が記述できます。とても便利で、回路を書いても、見通しが良いと思います。

ところで、私の蒐集した2N3904モデルの比較を載せてみます。実は、このモデルには、LEVEL=2を指定したモデルもあるのですが、これを使うと、IVでは、エラーになります。XVIIではフリーズします。
LEVEL=2のモデルは
*
.MODEL 2N3904L2 npn(
+level=2
+IS=1.26532e-10 BF=206.302 NF=1.5 VAF=1000 IKF=0.0272221 ISE=2.30771e-09 NE=3.31052 BR=20.6302
+NR=2.89609 VAR=9.39809 IKR=0.272221 ISC=2.30771e-09 NC=1.9876 RB=5.8376 IRB=50.3624 RBM=0.634251
+RE=0.0001 RC=2.65711 XTB=0.1 XTI=1 EG=1.05 CJE=4.64214e-12 VJE=0.4 MJE=0.256227
+TF=4.19578e-10 XTF=0.906167 VTF=8.75418 ITF=0.0105823 CJC=3.76961e-12 VJC=0.4 MJC=0.238109 XCJC=0.8
+FC=0.512134 CJS=0 VJS=0.75 MJS=0.5 TR=6.82023e-08 PTF=0 KF=0 AF=1)
*
Micro-CAPやPSPICEでは使えていたような記憶があるのですが(最近、このモデルを使っていません。)
その他のモデルは、ONセミコンダクタ社のPSPICE用モデル、最近まで使っていた、Micro-CAPの標準モデル、PSPICEの標準モデル、参考に、VBICのモデルもおまけで付けました。

.MODEL 2N3904ONSEMI npn(
+IS=1.26532e-10 XTI=1 EG=1.05 VAF=1000
+ BF=206.302 NE=3.31052 ISE=2.30771e-09 IKF=0.0272221
+ XTB=0.1 BR=20.6302 NC=1.9876 ISC=2.30771e-09
+ IKR=0.272221 RC=2.65711 CJC=3.76961e-12 MJC=0.238109
+ VJC=0.4 FC=0.512134 CJE=4.64214e-12 MJE=0.256227
+ VJE=0.4 TR=6.82023e-08 TF=4.19578e-10 ITF=0.0105823
+ VTF=8.75418 XTF=0.906167 NF=1.5 RE=0.0001
+ NR=2.89609 VAR=9.39809 RB=5.8376 IRB=50.3624
+ RBM=0.634251 XCJC=0.8 CJS=0 VJS=0.75
+ MJS=0.5 PTF=0 KF=0 AF=1)
*
.MODEL 2N3904MICROCAP NPN (
+ IS=10.018393f VAF=101.811112 BF=328.472973 NE=1.723416
+ ISE=1.00256p IKF=26.520453m BR=528.914386m ISC=99.999965p
+ IKR=200.262484 CJC=3.664412p MJC=300m VJC=700.503257m
+ CJE=4.420954p MJE=423.14488m VJE=1 TR=595.424414n
+ TF=477.296743p ITF=10.102853m VTF=10.000001 XTF=500.027482m
+ NF=1.017722 RE=1.475253)
*
.model 2N3904PSPICE NPN(
+ Is=6.734f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=74.03
+ Bf=416.4 Ne=1.259 Ise=6.734f Ikf=66.78m
+ Xtb=1.5 Br=.7371 Nc=2 Isc=0
+ Ikr=0 Rc=1 Cjc=3.638p Mjc=.3085
+ Vjc=.75 Fc=.5 Cje=4.493p Mje=.2593
+ Vje=.75 Tr=239.5n Tf=301.2p Itf=.4
+ Vtf=4 Xtf=2 Rb=10)
*
.model 2N3904L4 npn(
* VBIC model
+ level=4
+ rcx=2.65711 rci=0.0 rbx=0.634251 rbi=5.203349
+ re=0.0001 is=1.26532e-10 nf=1.5 nr=2.89609
+ fc=0.512134 cje=4.64214e-12 pe=0.4 me=0.256227
+ cjc=3.015688e-12 cjep=7.53922e-13 pc=0.4 mc=0.238109
+ cjcp=0 ps=0.75 ms=0.5 ibei=6.13333850374693e-13
+ nei=1.5 iben=2.30771e-09 nen=3.31052 ibci=6.13333850374693e-12
+ nci=2.89609 ibcn=2.30771e-09 ncn=1.9876 vef=566.483710419377
+ ver=8.69028854282359 ikf=0.0272221 ikr=0.272221 tf=4.19578e-10
+ xtf=0.906167 vtf=8.75418 itf=0.0105823 tr=6.82023e-08
+ td=0 ea=1.05 eaie=1.05 eaic=1.05 eane=1.05 eanc=1.05 xis=1
+ xii=0.9 xin=0.668948 kfn=0 afn=1)
*
ところで、2N3904のVCE-IC静特性は、殆ど見る事がありません。元々、モトローラ社が汎用として出した時からデータシートには、静特性として以下のような特性が書いてありました。(図は、フェアチャイルド/ONセミ)
画像

ROHMも互換品を出荷していますので、ROHM社のデータシートから特性を借用すると
画像

ベース電流が、40uA以下の領域の特性です。それでは、各種モデルを使って、ベース電流が、40uAと1mAで、シミュレーションしてみると
画像

どうでしょうか、ONセミのモデルと、VBICのモデルは、結構似ています、通常、入手する最近のフェアチャイルド製に比べると、HFEが、データシートの最小値に従って作られているようです。PSPICEとMicro-CAPのモデルは特徴的です。PSPICEの無料版のモデルは、2001年頃に作成されたようですが、HFEがかなり高く設定されています。また、VAFが低くしてあるので、コレクタ電圧が上昇すると、とんでもなくICが流れます。(実際の回路では、発熱で使わない領域ですが・・・モデルを作った人の個性なのだと思います) Micro-CAPのモデルは、実測にかなり近い特性に見えます。(これが、今までMicro-CAPを使ってきた理由の一つでもあるのですが・・・)これ以外にも、モデルがありますが、「今日は、これくらいにしてやるぜ!!!」なんてね。(今回は、準飽和領域モデルを除いてあります。)

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