LTSpice是一个完全免费，简单易用的软件，非常适合初学者和小型公司对电路进行模拟时使用。本文用LTSpice中自带的NMOS库，对其参数进行复写，从而观察mosfet制造工艺中各个参数对mos管工作状态的影响。

一、熟悉ltspice

在使用ltspice之前，初学者可以完全自我建立对软件的使用方法的大致了解。大胆尝试将自己需要的简单电路搭建出来，运行后观察电路的波形。

这里以简单的AC-DCconverter 为例，将元器件如图搭建，运行结果如上图。

其中难点是选择对应的元件型号。图中D3在配置时需要先放置Diode再右键配置，选择一个型号中带有12的管子，如不确定可以搜寻datasheet，是否为12V的稳压二极管。

二、MOS管的调教流程

1. MOSFET程序语句

首先需要确定我们最终需要的是与当今市面厂商datasheet中一致的两个重要特征图像：即栅源极和漏源极电压对电流的影响，以江苏长电CJ3400为例:

选择元器件库中NMOS管，此时右击NMOS管发现无法更改任何参数。因为LTSpice对于保证集成型或复杂的电子元件有保护措施，不能够擅自更改元器件的表征属性，而需要从基本参数进行更改。这里需要对NMOS的内部参数进行更改，需要用到程序语句。

.MODEL N NMOS LEVEL=1 VTO=0.7 GAMMA=0.45 PHI=0.9

+NSUB=9e14 LD=0.08e-6 UO=350 LAMBDA=0.1

+TOX=9e-9 PB=0.9 CJ=0.56e-3 CJSW=0.35e-11

+MJ=0.45 MJSW=0.2 CGDO=0.4e-9 JS=1.0e-8

其中所有参数的名称如下：

VTO: threshold voltage with zero VSB (unit: V)

GAMMA: body-effect coefficient (unit: V1/2)

PHI: 2ɸF (unit: V)

TOX: gate-oxide thickness (unit: m)

NSUB: substrate doping (unit: cm−3)

LD: source/drain side diffusion (unit: m)

UO: channel mobility (unit: cm2/V/s)

LAMBDA: channel-length modulation coefficient (unit: V−1)

CJ: source/drain bottom-plate junction capacitance per unit area (unit: F/m2)

CJSW: source/drain sidewall junction capacitance per unit length (unit: F/m)

PB: source/drain junction built-in potential (unit: V)

MJ: exponent in CJ equation (unitless)

MJSW: exponent in CJSW equation (unitless)

CGDO: gate-drain overlap capacitance per unit width (unit: F/m)

CGSO: gate-source overlap capacitance per unit width (unit: F/m)

JS: source/drain leakage current per unit area (unit: A/m2)

VTO：零 VSB 阈值电压（单位：V）

GAMMA：体效应系数（单位：V1/2）

PHI：2ɸF（单位：V）

TOX：栅极氧化物厚度（单位：m）

NSUB：衬底掺杂（单位：cm−3）

LD：源/漏侧扩散（单位：m）

UO：沟道迁移率（单位：cm2/V/s）

LAMBDA：沟道长度调制系数（单位：V−1）

CJ：源/漏底板结单位面积电容（单位：F/m2）

CJSW：源/漏侧壁结单位长度电容（单位：F/m）

PB：源/漏结内建电位（单位：V）

MJ：CJ 方程中的指数（无单位）

MJSW：CJSW 方程中的指数（无单位）

CGDO：单位宽度栅漏重叠电容（单位：F/m）

CGSO：单位栅源重叠电容宽度（单位：F/m）

JS：源极/漏极单位面积漏电流（单位：A/m2）

2. 步进语句

步进语句是用于规定仿真运行精度或时长的语句。

.dc VDS 0 5 0.1 VGS 0 5 0.5

这个语句告诉ltspice，我们需要他对于VDS，从0V到5V以0.1为步长进行扫描，对于VGS从0V到5V以0.5为步长进行扫描。并且在后续分析制图时，将会把VDS当作自变量即x轴的量，VGS当作实验环境的改变量，即每次跑实验变换VGS的值来制图。

本次实验我们需要在某个量的维度上进行扫描，在时间维度扫描的情况本次暂不讨论。

3. 连接元器件并运行

按照最后的附录图对元器件进行连接，本质上就是在mos管三级间接上不同voltagesource，从components中就能找到。也可以根据自己习惯决定先写语句还是先规定电路图。

其中千万要把更改过参数的元件名字改好！例如本例中要更改mos管的参数，那么语句中写的是.MODEL N NMOS，这里就代表这个NMOS 的名字是N，那么我们就需要右击mos管右下角的那行text对其进行更改。

（虽然这是很基础的操作，但是本人经常忘记改TAT）

接下来就可以运行。得到实验结果如下图（一开始是空白，需要右击空白处add curve）。

那么如果我们需要以VDS为自变量，以VGS为改变量进行绘图，则需要把步进语句颠倒一下。

.dc VGS 0 5 0.1 VDS 0 5 0.5

这样运行后得到的结果如下图。

可以看到，我们已经得到了我们所需要的两个图表。

三、mosfet的沟道长度调制效应实验

二极管的沟道长度调制效应是一个非常重要的理论。他表示在VDS足够大时，沟道内部产生预夹断，此时如果继续增加VDS，Ids会继续增大，而不会减小。但是在这种情况下，mosfet的输出电阻将无法被忽略。根据Shichman–Hodges model给出的模型

当λ为零时，mosfet的输出电阻将会趋近于无穷大。那么如果我们需要找到，在VGS一定的情况下，λ对于Ids的影响，应该如何写步进语句？

.dc VDS 0 5 0.1 LAMBDA 0 0.2 0.05

这对吗？

其实正确的写法应该是这样。

.dc VDS 0 5 0.1

.step param LAM 0 0.2 0.05

在之前的语句中能够将两个dc源的规定合并的原因是他们同属于一个类别，并且dc源的扫描语句实际上省略了很多步骤。例如：我们如果希望对电阻进行扫描，则需要设置电阻值为参数{Res}，再使用.step param语句定义其向上攀越的步长。

这样得出来lambda对于夹断电流的影响。可以看到当λ增加，Ids不断增大。