2. SPICE热模型概述：SPICE中的温度参数（TNOM、T_ABS、DTEMP）及其全局与局部作用域

在SPICE仿真中，温度效应并非简单的环境温度代入，而是通过一组精心设计的温度参数体系来精确控制器件行为。理解TNOM、T_ABS和DTEMP这三个核心参数的作用域与交互规则，是进行热参数校准的第一步。本章将系统梳理这些参数的语义、优先级以及它们在网表中的全局与局部配置方法。

2.1 温度参数体系总览

SPICE的温度模型建立在“参考温度”与“仿真温度”的差值计算之上。所有与温度相关的模型参数（如阈值电压V_TO、载流子迁移率μ₀、结饱和电流I_S等）均以TNOM为基准进行温度缩放。下表列出了三个核心温度参数的定义与作用域：

2.2 全局温度设置与局部覆盖机制

SPICE仿真中，温度参数遵循“全局默认 → 局部覆盖”的层级规则。理解这一规则对于调试多温度域电路（如功率级与信号级共存）至关重要。

2.2.1 全局温度设置

在仿真控制语句中，.TEMP 语句设置整个电路的全局环境温度。所有未显式指定T_ABS或DTEMP的器件，均默认工作在此温度下。

*** 全局温度设置示例 ***
.TEMP 27          ; 设置全局仿真温度为27°C
.OPTIONS TNOM=25  ; 设置全局模型参考温度为25°C（覆盖模型默认值）

2.2.2 局部温度覆盖

在器件实例行中，通过T_ABS或DTEMP参数实现局部温度覆盖。其优先级规则如下：

1. T_ABS 具有最高优先级：一旦指定，器件完全忽略全局温度，直接使用T_ABS值。
2. DTEMP 次之：器件温度 = 全局温度 + DTEMP。当T_ABS未定义时生效。
3. 若两者均未指定，器件温度 = 全局温度（由.TEMP语句定义）。

2.3 温度参数作用域的可视化

下图展示了温度参数在SPICE网表中的层级结构与作用域边界。全局设置位于网表顶层，模型参数在.MODEL语句内定义，而实例级覆盖则直接作用于具体器件。

2.4 参数交互规则与典型配置

在实际工程中，TNOM、T_ABS和DTEMP的交互需要遵循以下规则，以避免温度计算错误：

• TNOM与T_ABS/DTEMP独立：TNOM仅影响模型参数的温度缩放系数，不参与器件工作温度的计算。即使T_ABS=125°C，模型仍以其内部TNOM为基准进行参数修正。
• DTEMP与T_ABS互斥：若同时指定两者，SPICE通常忽略DTEMP，以T_ABS为准。不同仿真器（如HSPICE、LTspice）对此行为有细微差异，建议不要同时使用。
• 负温度系数器件的处理：对于BJT等负温度系数器件，DTEMP可用于模拟热耦合效应（如一个器件发热导致邻近器件温度升高）。

2.5 温度参数配置速查表

以下表格总结了不同仿真场景下的推荐参数配置方式，便于快速参考：

2.6 温度参数在网表中的完整示例

以下是一个包含全局与局部温度配置的完整网表片段，展示了温度参数的实际应用：

*** 温度参数综合示例 ***
.TEMP 27                    ; 全局温度27°C
.OPTIONS TNOM=25            ; 全局模型参考温度25°C

*** 模型定义 ***
.MODEL NMOS_5V NMOS (       ; 5V NMOS模型
+ TNOM=25                   ; 模型级参考温度（覆盖全局OPTIONS）
+ VTO=0.7                   ; 阈值电压 @ TNOM
+ U0=500                    ; 迁移率 @ TNOM
+ THETA=0.1                 ; 迁移率退化系数
+ TCJ=1e-3                  ; 结电容温度系数
)

*** 器件实例 ***
M1 drain gate source bulk NMOS_5V W=10u L=0.5u
+ T_ABS=85                  ; M1工作在85°C（温度）

M2 drain gate source bulk NMOS_5V W=10u L=0.5u
+ DTEMP=10                  ; M2工作在27+10=37°C

M3 drain gate source bulk NMOS_5V W=10u L=0.5u
; M3无温度参数，默认使用全局.TEMP=27°C