4. SPICE 网表语法入门：元件声明、模型语句与控制语句

SPICE 网表是描述电路拓扑、元件参数与分析任务的文本文件。对于半导体器件建模，理解元件声明（M/D/Q）、模型语句（.MODEL）和控制语句（.DC/.AC/.PLOT）是构建仿真环境的基础。本章将系统讲解这三类核心语法，并通过实例与图表帮助您快速上手。

4.1 元件声明：M（MOSFET）、D（二极管）、Q（BJT）

元件声明是网表的主体，格式为：<元件名> <节点连接> <模型名> [参数]。以下是三种常用有源器件的声明规则。

下面是一个包含 MOSFET 和二极管的简单电路网表示例：

Simple CV Test Circuit
V1 N1 0 DC 1.5
M1 N1 N2 0 0 NMOS_W=10u L=1u
D1 N2 0 DIODE_MODEL
.MODEL NMOS NMOS (VTO=0.7 KP=1e-4)
.MODEL DIODE_MODEL D (IS=1e-14 CJO=1e-12)
.DC V1 0 3 0.1
.PLOT DC I(V1)
.END

4.2 模型语句（.MODEL）

.MODEL 语句用于定义半导体器件的物理参数，语法为：
.MODEL <模型名> <类型> (<参数1=值1> <参数2=值2> ...)

常见模型类型与对应器件：

• NMOS / PMOS：用于 MOSFET，参数包括 VTO（阈值电压）、KP（跨导系数）、GAMMA（体效应系数）、CGSO（栅源交叠电容）等。
• D：用于二极管，参数包括 IS（饱和电流）、CJO（零偏结电容）、VJ（内建电势）、M（梯度因子）等。
• NPN / PNP：用于 BJT，参数包括 BF（正向电流增益）、CJE（基-射结电容）、CJC（基-集结电容）等。

以下 SVG 图展示了 .MODEL 语句与器件物理参数之间的映射关系：

4.3 控制语句：.DC、.AC、.PLOT

控制语句定义仿真类型与输出方式。在 C-V 曲线拟合中，.DC 和 .AC 是最常用的分析类型。

4.3.1 .DC 直流扫描分析

语法：.DC <源名> <起始值> <终止值> <步长>
用于扫描直流电压或电流，观察器件静态特性。例如扫描栅极电压以获取 MOSFET 的 C-V 曲线。

.DC VGS 0 5 0.05

4.3.2 .AC 交流小信号分析

语法：.AC <扫描类型> <点数> <起始频率> <终止频率>
用于计算小信号电容。在固定偏置下，通过交流分析提取端口电容值。

.AC DEC 10 1k 1G

4.3.3 .PLOT 输出控制

语法：.PLOT <分析类型> <输出变量1> [<输出变量2> ...]
用于在文本终端或输出文件中绘制波形。在 C-V 拟合中，常用 .PLOT 输出电容值随电压的变化。

.PLOT DC I(V1)
.PLOT AC C(M1)

以下 SVG 图展示了 .DC 与 .AC 联合仿真 C-V 曲线的流程：

4.4 完整网表示例：MOSFET C-V 仿真

以下是一个完整的 SPICE 网表，用于仿真 MOSFET 的栅-源电容（Cgs）随栅压变化：

MOSFET C-V Simulation
M1 D G S B NMOS_W=10u L=1u
VGS G 0 DC 0
VDS D 0 DC 0.1
VSB B 0 DC 0
.MODEL NMOS NMOS (VTO=0.7 KP=1e-4 CGSO=5e-10 CGDO=5e-10 CGBO=2e-10)
.DC VGS -1 3 0.05
.AC DEC 5 1k 1MEG
.PLOT DC C(M1)
.END

4.5 常见语法错误与避坑指南

掌握元件声明、模型语句与控制语句后，您就可以构建基本的 C-V 仿真网表，为后续的曲线拟合与参数优化打下坚实基础。