Оптрон

Поведенческая модель оптрона как LED, датчик тока и управляемый текущий источник

Библиотека

Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters

Описание

Этот блок представляет оптрон с помощью модели, которая состоит из следующих компонентов:

  • Экспоненциальный светодиод последовательно с датчиком тока на входной стороне

  • Управляемый текущий источник на выходной стороне

Электрические токи выходной стороны от коллекторного перехода до эмиттерного перехода. Это имеет значение CTR · Id, где CTR является значением параметров Current transfer ratio и Id, является текущим диодом.

Используйте блок Optocoupler, чтобы соединить интерфейсом с двумя электрическими схемами, не устанавливая прямую электрическую связь. Общая причина того, чтобы сделать это состоит в том, что эти две схемы работают на совсем других уровнях напряжения.

Примечание

Каждая электрическая схема должна иметь свой собственный блок Electrical Reference.

Если выходная схема является фототранзистором, типичные значения для параметра Current transfer ratio 0.1 к 0,5. Если выходной каскад состоит из Пары Дарлингтона, значение параметров может быть намного выше, чем это. Значение Current transfer ratio также меняется в зависимости от текущего светодиода, но этот эффект не моделируется блоком Photodiode.

Некоторые производители обеспечивают максимальную скорость передачи данных для оптронов. На практике максимальная скорость передачи данных зависит от следующих факторов:

  • Емкость фотодиода и тип управляющей схемы

  • Конструкция фототранзистора и его связанной емкости

Блок Optocoupler только позволяет вам задать емкость на светодиоде. Можно использовать параметр Junction capacitance, чтобы добавить собственную емкость через коллектор и эмиттерные связи.

Блок Optocoupler позволяет вам температурная зависимость модели базового диода. Для получения дополнительной информации смотрите Диодную страницу с описанием.

Тепловой порт

Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы представить тепловой порт, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, и затем из контекстного меню выбирают Simscape> Block choices> Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и представляет параметры Thermal Port.

Используйте тепловой порт, чтобы моделировать эффекты выработанного тепла и температуры устройства. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов и на параметрах Thermal Port, смотрите Термальные эффекты Симуляции в Полупроводниках.

Переменные

Используйте раздел Variables интерфейса блока, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Основных переменных (Simscape).

Предположения и ограничения

  • Выходная сторона моделируется как управляемый текущий источник. По сути, это только правильно аппроксимирует биполярный транзистор, действующий в его нормальной активной области. Чтобы создать более подробную модель, соедините Optocoupler вывод непосредственно к основе блока NPN Bipolar Transistor и установите параметры, чтобы поддержать правильную общую стоимость для текущего отношения передачи. Если необходимо соединить оптроны последовательно, используйте этот подход, чтобы избежать недопустимой топологии двух текущих источников последовательно.

  • Температурная зависимость прямого текущего отношения передачи не моделируется. Обычно температурная зависимость этого параметра является намного меньше, чем тот из оптического диода характеристикой I-V.

  • Вы, возможно, должны использовать ненулевые омические значения сопротивления и емкости перехода, чтобы предотвратить числовые проблемы симуляции, но симуляция может запуститься быстрее с этими обнуленными значениями.

Порты

+

Электрический порт сохранения сопоставил с диодом положительный терминал

-

Электрический порт сохранения сопоставил с диодом отрицательный терминал

C

Электрический порт сохранения сопоставлен с транзисторным терминалом коллектора

E

Электрический порт сохранения сопоставлен с транзисторным терминалом эмиттера

Параметры

Основной

Current transfer ratio

Вывод текущее вытекать из транзисторного коллектора к эмиттерным переходам равен продукту текущего отношения передачи и текущего течения светодиод. Значением по умолчанию является 0.2.

Diode parameterization

Выберите один из следующих методов для образцовой параметризации:

  • Use I-V curve data points — Задайте результаты измерений в двух точках на диоде кривая I-V. Это - метод по умолчанию.

  • Use parameters IS and N — Задайте текущее насыщение и коэффициент эмиссии.

Currents [I1 I2]

Вектор текущих значений в двух точках на диоде кривая I-V, что использование блока, чтобы вычислить IS и N. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Use I-V curve data points для параметра Diode parameterization. Значением по умолчанию является [ 0.001 0.015 ] A.

Voltages [V1 V2]

Вектор значений напряжения в двух точках на диоде кривая I-V, что использование блока, чтобы вычислить IS и N. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Use I-V curve data points для параметра Diode parameterization. Значением по умолчанию является [ 0.9 1.05 ] V.

Saturation current IS

Значение тока, к которому идеальное диодное уравнение приближается асимптотически для очень больших уровней обратного смещения. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Use parameters IS and N для параметра Diode parameterization. Значением по умолчанию является 1e-10 A.

Measurement temperature

Температура, при которой были измерены IS или кривая I-V. Значением по умолчанию является 25 °C.

Emission coefficient N

Диодный коэффициент эмиссии или фактор идеальности. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Use parameters IS and N для параметра Diode parameterization. Значением по умолчанию является 2.

Омическое сопротивление

Ohmic resistance RS

Серийное диодное сопротивление связи. Значением по умолчанию является 0.1 Ω.

Емкость перехода

Junction capacitance

Выберите одну из следующих опций для моделирования диодной емкости перехода:

  • Fixed or zero junction capacitance — Смоделируйте емкость перехода как фиксированное значение.

  • Use C-V curve data points — Задайте результаты измерений в трех точках на диоде кривая C-V.

  • Use parameters CJ0, VJ, M & FC — Задайте емкость перехода нулевого смещения, потенциал соединения, градуируя коэффициент и коэффициент емкости истощения прямого смещения.

Zero-bias junction capacitance CJ0

Значение емкости помещается параллельно с экспоненциальным диодным термином. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Fixed or zero junction capacitance или Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Junction capacitance. Значением по умолчанию является 5 pF.

Junction potential VJ

Потенциал соединения. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Junction capacitance. Значением по умолчанию является 1 V.

Grading coefficient M

Коэффициент, который определяет количество классификации соединения. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Junction capacitance. Значением по умолчанию является 0.5.

Reverse bias voltages [VR1 VR2 VR3]

Вектор значений напряжения обратного смещения в трех точках на диоде кривая C-V, что использование блока, чтобы вычислить CJ0, VJ и M. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Use C-V curve data points для параметра Junction capacitance. Значением по умолчанию является [ 0.1 10 100 ] V.

Corresponding capacitances [C1 C2 C3]

Вектор значений емкости в трех точках на диоде кривая C-V, что использование блока, чтобы вычислить CJ0, VJ и M. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Use C-V curve data points для параметра Junction capacitance. Значением по умолчанию является [ 3.5 1 0.4 ] pF.

Capacitance coefficient FC

Подходящий коэффициент, который определяет количество уменьшения емкости истощения с приложенным напряжением. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Use C-V curve data points или Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Junction capacitance. Значением по умолчанию является 0.5.

Температурная зависимость

Parameterization

Выберите один из следующих методов для температурной параметризации зависимости:

  • None — Simulate at parameter measurement temperature — Температурная зависимость не моделируется, или модель моделируется в T m1 температуры измерения (как задано параметром Measurement temperature на вкладке Main). Это - метод по умолчанию.

  • Use an I-V data point at second measurement temperature T2 — Если вы выбираете эту опцию, вы задаете второй T m2 температуры измерения, и текущие значения и значения напряжения при этой температуре. Модель использует эти значения, наряду со значениями параметров в первом T m1 температуры измерения, чтобы вычислить значение энергетического кризиса.

  • Specify saturation current at second measurement temperature T2 — Если вы выбираете эту опцию, вы задаете второй T m2 температуры измерения и текущее значение насыщения при этой температуре. Модель использует эти значения, наряду со значениями параметров в первом T m1 температуры измерения, чтобы вычислить значение энергетического кризиса.

  • Specify the energy gap EG — Задайте значение энергетического кризиса непосредственно.

Current I1 at second measurement temperature

Задайте диод текущее значение I1, когда напряжением будет V1 при второй температуре измерения. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Use an I-V data point at second measurement temperature T2 для параметра Parameterization. Значением по умолчанию является 0.029 A.

Voltage V1 at second measurement temperature

Задайте диодное напряжение значение V1, когда током будет I1 при второй температуре измерения. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Use an I-V data point at second measurement temperature T2 для параметра Parameterization. Значением по умолчанию является 1.05 V.

Saturation current, IS, at second measurement temperature

Задайте насыщение текущее значение IS при второй температуре измерения. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Specify saturation current at second measurement temperature T2 для параметра Parameterization. Значением по умолчанию является 1.8e-8 A.

Second measurement temperature

Задайте значение для второй температуры измерения. Этот параметр только видим, когда вы выбираете either Use an I-V data point at second measurement temperature T2 или Specify saturation current at second measurement temperature T2 для параметра Parameterization. Значением по умолчанию является 125 °C.

Energy gap parameterization

Этот параметр только видим, когда вы выбираете Specify the energy gap EG для параметра Parameterization. Это позволяет вам выбрать значение для энергетического кризиса из списка предопределенных опций или задать пользовательское значение:

  • Use nominal value for silicon (EG=1.11eV) — Это значение по умолчанию.

  • Use nominal value for 4H-SiC silicon carbide (EG=3.23eV)

  • Use nominal value for 6H-SiC silicon carbide (EG=3.00eV)

  • Use nominal value for germanium (EG=0.67eV)

  • Use nominal value for gallium arsenide (EG=1.43eV)

  • Use nominal value for selenium (EG=1.74eV)

  • Use nominal value for Schottky barrier diodes (EG=0.69eV)

  • Specify a custom value — Если вы выбираете эту опцию, параметр Energy gap, EG, кажется, в диалоговом окне, позволяет вам задать пользовательское значение для EG.

Energy gap, EG

Задайте пользовательское значение для энергетического кризиса, EG. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Specify a custom value для параметра Energy gap parameterization. Значением по умолчанию является 1.11 eV.

Saturation current temperature exponent parameterization

Выберите одну из следующих опций, чтобы задать насыщение текущее температурное значение экспоненты:

  • Use nominal value for pn-junction diode (XTI=3) — Это значение по умолчанию.

  • Use nominal value for Schottky barrier diode (XTI=2)

  • Specify a custom value — Если вы выбираете эту опцию, параметр Saturation current temperature exponent, XTI, кажется, в диалоговом окне, позволяет вам задать пользовательское значение для XTI.

Saturation current temperature exponent, XTI

Задайте пользовательское значение для насыщения текущая температурная экспонента, XTI. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Specify a custom value для параметра Saturation current temperature exponent parameterization. Значением по умолчанию является 3.

Device simulation temperature

Задайте значение для температурного T s, в котором должно быть моделировано устройство. Значением по умолчанию является 25 °C.

Ссылки

[1] Г. Массобрио и П. Антоньетти. Полупроводниковое моделирование устройства с SPICE. 2-й выпуск, McGraw-Hill, 1993.

[2] Х. Ахмед и П.Дж. Спридбери. Аналоговая и цифровая электроника для инженеров. 2-й Выпуск, издательство Кембриджского университета, 1984.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

| |

Темы

Введенный в R2008a

Документация Simscape Electrical
Поддержка
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте