Richtige Modellparameter für MOSFET in SPICE

Felix Gast #2388201
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Hallo,

ich habe eine sehr simple MOSFET-Schaltung (siehe aufgabe.png) für die 
ich den Arbeitspunkt mit PSPICE und LTSPICE bestimmt habe. Ich habe den 
Arbeitspunk auch per Hand berechnet, komme dabei auf ein völlig anderes 
Ergebnis. Dieses ist aber definitiv richtig. Jetzt stellt sich mir die 
Frage ob ich die Modellparameter in SPICE falsch eingestellt habe.


RECHNUNG
---------
PMOS: Vds = Vgs => Vds < (Vgs - Vtp) ==> Sättigung
NMOS: Vds = Vgs => Vds > (Vgs - Vtn) ==> Sättigung

Den Arbeitspunkt habe ich folgendermaßen berechnet:
NMOS: Ids = Kn/2 (Vgs - Vtn)^2
PMOS: Isd = Kp/2 (Vgs - Ttp)^2

Danach habe ich die beiden Ströme gleichgesetzt, dann eingesetzt, 
umgeform usw.

Ergebnis:
Vo = 4,04 V
I  = 2,71 mA
Dieses Ergebnis muss wie gesagt richtig sein.


SIMULATION:
-----------

Ich habe die jeweiligen standard-MOSFETs (PSPICE: MbreakN3, MbreakP3 // 
LTSPICE : NMOS, PMOS) gewählt und folgende Parameter angepasst:
Kp  = 10e-6 (für NMOS)
Kp  = 25e-6 (für PMOS)
W   = 20e-6
L   = 1 e-6
Vto = 0.75  (für NMOS)
Vto = -0.75 (für PMOS)

Beide Simulationen liefern zwar das gleiche Ergebnis, sind aber weit von 
meiner Rechnung entfernt:
Vo = 9.27 V
I  = 18,15 mA


Habe ich die falschen Parameter geändert? Gibt es noch weitere wichtige 
Parameter die geändert werden müssen?

Vielen Dank im Voraus

Gruß

Felix
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Felix Gast #2388518
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Hallo,

Schonmal vielen Dank für die Antwort!

Leider steige ich immernoch nicht ganz durch.
Wenn ich die Schaltung wie du in PMOS und NMOS aufteile und getrennt 
simuliere, dann komme ich auf den gleichen Strom wie in meiner Rechnung 
(siehe Anhang).
Im Endeffekt ist dies aber doch nur eine "Probe" weil die Gate-spannung 
bekannt sein muss.

Folgendes kann ich dann aus den Simulationen schließen:
- Beide MOSFETs sind im gesättigten bereich -> erste Annahme richtig
- Durch beide MOSFETs fließt der gleiche Strom -> andere Annahme auch 
richtig


Dass SPICE nicht "falsch" rechnet ist mir klar - dennoch erschließt sich 
mir nicht was genau in der Simulation vom ersten Betrag passiert:
Vo = 9.27 V
   ==> NMOS ist gesättigt - so weit so gut
   ==> Vo-V = -0,73 V > -0.75 V = Vtp  ==> PMOS ist im Cutoff bereich. 
Somit sollte höchstens ein Leckstrom vom einigen pA fließen - es sind 
jedoch 18,15 mA.

Es müsste doch möglich sein das Problem so in SPICE abzubilden, dass ich 
es komplett simulieren kann.
In diesem Fall kann das ja nur bedeuten dass ich
1) Zu ungenau gerechnet habe / falsche Annahmen getroffen habe
2) In SPICE zu ungenau spezifiziert habe


In der Rechnung habe ich zwar die "channel length modulation" 
vernachlässigt aber selbst das sollte ja nicht zu so einem großen Fehler 
führen...

Gruß

Felix
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