Диод SPICE

СОВМЕСТИМЫЙ СО СПЕЦИЕЙ диод

Библиотека:
Simscape / Электрический / Дополнительные Компоненты / Полупроводники SPICE

Описание

Блок SPICE Diode представляет СОВМЕСТИМЫЙ СО СПЕЦИЕЙ диод.

SPICE или Программа Симуляции с Акцентом Интегральной схемы, является инструментом симуляции для электронных схем. Можно преобразовать некоторые подсхемы SPICE в эквивалентные модели Simscape™ Electrical™ с помощью блока Environment Parameters и СОВМЕСТИМЫХ СО СПЕЦИЕЙ блоков от библиотеки Additional Components. Для получения дополнительной информации смотрите subcircuit2ssc.

Уравнения

Переменные для уравнений блока SPICE Diode включают:

Переменные, которые вы задаете путем определения параметров для блока SPICE Diode. Видимость некоторых параметров зависит от значения, которое вы устанавливаете для других параметров. Для получения дополнительной информации смотрите Параметры.
Настроенные геометрией переменные, которые зависят от нескольких значений, что вы задаете параметры использования для блока SPICE Diode. Для получения дополнительной информации смотрите Настроенные Геометрией Переменные.
Температура, T, который является 300.15 K по умолчанию. Можно использовать различное значение путем определения параметров для блока SPICE Diode или путем определения параметров и для блока SPICE Diode и для блока Environment Parameters. Для получения дополнительной информации смотрите Диодную Температуру.
Температурные зависимые переменные. Для получения дополнительной информации смотрите Температурную Зависимость.
Минимальная проводимость, GMIN, который является 1e–12 1/Ohm по умолчанию. Можно использовать различное значение путем определения параметра для блока Environment Parameters. Для получения дополнительной информации смотрите Минимальную Проводимость.
Тепловое напряжение, _Vt. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловое Напряжение.

Настроенные геометрией переменные

Несколько переменных в уравнениях для диодной модели SPICE рассматривают геометрию устройства, которое представляет блок. Эти настроенные геометрией переменные зависят от переменных, которые вы задаете путем определения Диодных параметров блоков SPICE. Настроенные геометрией переменные зависят от этих переменных:

Область Область устройства
Шкала Количество параллельных подключенных устройств
Связанная неприспособленная переменная

Таблица включает настроенные геометрией переменные и уравнения определения.

Переменная	Описание	Уравнение
_CJOd	Настроенная геометрией емкость перехода нулевого смещения	$C J O_{d} = C J O * A R E A * S C A L E$
_IBVd	Настроенный геометрией противоположный разрядный ток	$I B V_{d} = I B V * A R E A * S C A L E$
_ISd	Настроенное геометрией текущее насыщение	$I S_{d} = I S * A R E A * S C A L E$
_RSd	Настроенное геометрией серийное сопротивление	$R S_{d} = \frac{R S}{A R E A * S C A L E}$

Диодная температура

Можно использовать эти опции, чтобы задать диодную температуру, T:

Фиксированная температура — блок использует температуру, которая независима от температуры схемы, когда параметр Model temperature dependence using в настройках Temperature блока Spice Diode устанавливается на Fixed temperature. Для этой модели блок устанавливает T, равный TFIXED.
Температура устройства — блок использует температуру, которая зависит от температуры схемы, когда параметр Model temperature dependence using в настройках Temperature блока Spice Diode устанавливается на Device temperature. Для этой модели блок задает температуру как

$T = T_{C} + T O F F S E T$
Где:
- _TC является температурой схемы.
  Если нет никакого блока Environment Parameters в схеме, _TC равен 300.15 K.
  Если существует блок Environment Parameters в схеме, _TC равен значению, которое вы задаете для параметра Temperature в настройках Spice блока Environment Parameters. Значением по умолчанию для параметра Temperature является 300.15 K.
- TOFFSET является смещением локальная температура схемы.

Минимальная проводимость

Минимальная проводимость, GMIN, имеет значение по умолчанию 1e–12 1/Ohm. Задавать различное значение:

Если нет блока Environment Parameters в диодной схеме, добавьте тот.
В настройках Spice блока Environment Parameters задайте желаемое значение GMIN для параметра GMIN.

Тепловое напряжение

Тепловое напряжение, _Vt, задано уравнением

$V_{t} = N \frac{k * T}{q}$

Где:

N является коэффициентом эмиссии.
T является диодной температурой. Для получения дополнительной информации смотрите Диодную Температуру.
k является Постоянная Больцмана.
q является элементарным зарядом на электроне.

Уравнения текущего напряжения

Эта таблица показывает уравнения, которые задают отношение между текущим диодом, _Id, и диодным напряжением, _Vd. Как применимые, параметры модели сначала настроены для температуры. Для получения дополнительной информации смотрите Температурную Зависимость.

Область значений _Vd	Уравнение _Id
$V_{d} > 80 * V_{t}$	$I_{d} = I S_{d} ((\frac{V_{d}}{V_{t}} - 79) e^{80} - 1) + V_{d} * G M I N$
$80 * V_{t} \geq V_{d} \geq - 3 * V_{t}$	$I_{d} = I S_{d} * (e^{V_{d} / V_{t}} - 1) + V_{d} * G M I N$
$- 3 * V_{t} > V_{d} \geq - B V$	$I_{d} = - I S_{d} (1 + \frac{27}{{(V_{d} / V_{t})}^{3} e^{3}}) + V_{d} * G M I N$
$V_{d} < - B V$	$\begin{array}{l} I_{d} = - I B V_{d} * (e^{- (B V + V_{d}) / V_{t}} - 1) - \\ I S_{d} * (1 - {(\frac{3}{\frac{(e * B V)}{V_{t}}})}^{3}) + V_{d} * G M I N \end{array}$

Где:

_ISd является настроенным геометрией текущим насыщением. Для получения дополнительной информации смотрите Настроенные Геометрией Переменные.
_Vt является тепловым напряжением. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловое Напряжение.
N является коэффициентом эмиссии.
q является элементарным зарядом на электроне.
k является Постоянная Больцмана.
T является диодной температурой. Для получения дополнительной информации смотрите Диодную Температуру.
GMIN является диодной проводимостью минимума. Для получения дополнительной информации смотрите Минимальную Проводимость.
BV является противоположным напряжением пробоя.

Модель заряда соединения

Таблица показывает уравнения, которые задают отношение между диодным зарядом _Qd, и диодное напряжение, _Vd. Как применимые, параметры модели сначала настроены для температуры. Для получения дополнительной информации смотрите Температурную Зависимость.

Область значений _Vd	Уравнение _Qd
$V_{d} < F C * V J$	$Q_{d} = T T * I_{d} + C J O_{d} * V J * \frac{1 - {(1 - \frac{V_{d}}{V J})}^{1 - M}}{1 - M}$
$V_{d} \geq F C * V J$	$\begin{array}{l} Q_{d} = T T * I_{d} + \\ C J O_{d} * (F 1 + \frac{F 3 * (V_{d} - F C * V J) + (\frac{M}{2 * V J}) * (V_{d}^{2} - {(F C * V J)}^{2})}{F 2}) \end{array}$

Где:

FC является коэффициентом емкости истощения прямого смещения.
VJ является потенциалом соединения.
TT является временем транспортировки.
_CJOd является настроенной геометрией емкостью перехода нулевого смещения. Для получения дополнительной информации смотрите Настроенные Геометрией Переменные.
M является коэффициентом классификации.
$F 1 = V J * (1 - {(1 - F C)}^{(1 - M)}) / (1 - M)$
$F 2 = {(1 - F C)}^{(1 + M)}$
$F 3 = 1 - F C * (1 + M)$

Температурная зависимость

Отношение между настроенным геометрией текущим насыщением и диодной температурой

$I S_{d} (T) = I S_{d} * {(T / T M E A S)}^{\frac{X T I}{N}} * e^{(\frac{T}{T M E A S} - 1) * \frac{E G}{V_{t}}}$

Где:

_ISd является настроенным геометрией текущим насыщением. Для получения дополнительной информации смотрите Настроенные Геометрией Переменные.
T является диодной температурой. Для получения дополнительной информации смотрите Диодную Температуру.
TMEAS является температурой экстракции параметра.
XTI является насыщением текущая температурная экспонента.
N является коэффициентом эмиссии.
EG является энергией активации.
_Vt является тепловым напряжением. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловое Напряжение.

Отношение между потенциалом соединения и диодной температурой

$V J (T) = V J * (\frac{T}{T M E A S}) - \frac{3 * k * T}{q} * журнал (\frac{T}{T M E A S}) - (\frac{T}{T M E A S}) * E G_{T M E A S} + E G_{T}$

Где:

VJ является потенциалом соединения.
_EGTMEAS является энергией активации для температуры, при которой были измерены диодные параметры. Уравнение определения $E G_{T M E A S} = 1.16 e V - (7.02 e - 4 * T M E A S^{2}) / (T M E A S + 1108)$ .
_EGT является энергией активации для диодной температуры. Уравнение определения $E G_{T} = 1.16 e V - (7.02 e - 4 * T^{2}) / (T + 1108)$ .

Отношение между настроенной геометрией диодной емкостью перехода нулевого смещения и диодной температурой

$C J O_{d} (T) = C J O_{d} * [1 + M * (400 e - 6 * (T - T M E A S) - \frac{V J (T) - V J}{V J})]$

Где:

_CJOd является настроенной геометрией емкостью перехода нулевого смещения. Для получения дополнительной информации смотрите Настроенные Геометрией Переменные.
M является коэффициентом классификации.

Предположения и ограничения

Блок не поддерживает шумовой анализ.
Блок применяет начальные условия через конденсаторы соединения а не через порты блока.

Порты

Сохранение

развернуть все

`+` — Положительное напряжение
электрический

Электрический порт сохранения сопоставлен с положительным напряжением.

`-` — Отрицательное напряжение
электрический

Электрический порт сохранения сопоставлен с отрицательным напряжением.

Параметры

развернуть все

Основной

Область `Device area, AREA` — Device
`1.0` `m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Область Diode. Значение должно быть больше, чем 0.

`Number of parallel devices, SCALE` — Количество параллельных устройств
`1` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Количество параллельных диодов, которые представляет блок. Значение должно быть больше, чем 0.

`Saturation current, IS` — Текущее насыщение
`1e-14` `A/m^2` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Значение тока, к которому идеальное диодное уравнение приближается асимптотически для очень больших уровней обратного смещения. Значение должно быть больше, чем или равным 0.

`Ohmic resistance, RS` — Серийное сопротивление
`0.01` `m^2*Ohm` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Серийное диодное сопротивление связи. Значение должно быть больше, чем или равным 0.

`Emission coefficient, N` — Коэффициент эмиссии,
`1` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Диодный коэффициент эмиссии или фактор идеальности. Значение должно быть больше, чем 0.

Емкость перехода

`Model junction capacitance` — Модель емкости перехода
`No` (значение по умолчанию) | `Yes`

Опции для моделирования емкости перехода:

No — Не включайте емкость перехода в модель.
Yes — Задайте емкость перехода нулевого смещения, потенциал соединения, градуируя коэффициент, коэффициент емкости истощения прямого смещения, и время транспортировки.

Зависимости

Выбор Yes представляет связанные параметры.

`Zero-bias junction capacitance, CJO` — Емкость перехода нулевого смещения
`0` `F/m^2` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Значение емкости помещается параллельно с экспоненциальным диодным термином. Значение должно быть больше, чем или равным 0.