Diode

Кусочный или экспоненциальный диод

Библиотека:
Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters / Полупроводники

Описание

Блок Diode может представлять или кусочный линейный или экспоненциальный диод.

Кусочный линейный диод

Кусочная линейная диодная модель является той же моделью как блок Simscape™ > Foundation Library> Electrical> Electrical Elements> Diode со сложением фиксированной емкости перехода и дополнительной динамики заряда. Если диод, прямое напряжение превышает значение, заданное в параметре Forward voltage, диод, ведет себя как линейный резистор с сопротивлением, заданным в параметре On resistance. В противном случае диод ведет себя как линейный резистор с маленькой проводимостью, заданной в параметре Off conductance. Нулевое напряжение через диод приводит к нулевому текущему течению.

Экспоненциальный диод

Экспоненциальная диодная модель представляет следующее отношение между диодом текущий I и диодным напряжением V:

$\begin{array}{l} I = I S \cdot (e^{\frac{q V}{N k T_{m 1}}} - 1) V > - B V \\ I = - I S \cdot (e^{\frac{- q (V + V z)}{k T_{m 1}}} - e^{\frac{q V}{N k T_{m 1}}}) V \leq - B V \end{array}$

где:

q является элементарным зарядом на электроне (1.602176e–19 кулоны).
k является Постоянная Больцмана (1.3806503e–23 J/K).
BV является значением параметров Reverse breakdown voltage.
N является коэффициентом эмиссии.
IS является текущим насыщением.
_Tm1 является температурой, при которой диодные параметры заданы, как задано значением параметров Measurement temperature.

Когда (q V / N k _Tm1)> 80, замены блока $e^{\frac{q V}{N k T_{m 1}}}$ с (q V / N k _Tm1– 79) ^e80, который совпадает с градиентом диода, текущего в (q V / N k _Tm1) = 80, и экстраполирует линейно. Когда (q V / N k _Tm1) <–79, замены блока $e^{\frac{q V}{N k T_{m 1}}}$ с (q V / N k _Tm1+ 80) ^{электронный 79}, который также совпадает с градиентом и экстраполирует линейно. Типичные электрические схемы не достигают этих экстремумов. Блок обеспечивает эту линейную экстраполяцию, чтобы помочь сходимости при решении для ограничений в процессе моделирования.

Когда вы выбираете Use parameters IS and N для параметра Parameterization вы задаете диод в терминах параметров Emission coefficient N и Saturation current IS. Когда вы выбираете Use two I-V curve data points для параметра Parameterization вы задаете два напряжения и текущие точки измерения на диоде, кривая I-V и блок выводят значения N и IS. Блок затем вычисляет IS и N можно следующим образом:

$N = ((V_{1} - V_{2}) / V_{t}) / (журнал (I_{1}) - журнал (I_{2}))$
$= (I_{1} / (\exp (V_{1} / (N V_{t})) - 1) + I_{2} / (\exp (V_{2} / (N V_{t})) - 1)) / 2$

где:

_Vt = k _Tm1 / q.
_V1 и _V2 являются значениями в векторе Voltages [V1 V2].
_I1 и _I2 являются значениями в векторе Currents [I1 I2].

Когда вы выбираете Use an I-V data point and IS для параметра Parameterization затем блок вычисляет N можно следующим образом:

$N = V_{1} / (V_{t} журнал (\frac{I_{1}}{I S} + 1))$

Когда вы выбираете Use an I-V data point and N для параметра Parameterization затем блок вычисляет IS можно следующим образом:

$I S = I_{1} / (\exp (V_{1} / (N V_{t}) - 1))$

Емкость перехода

Блок предоставляет возможность включать емкость перехода:

Когда вы выбираете Include fixed or zero junction capacitance для параметра Junction capacitance фиксируется емкость.
Когда вы выбираете Use parameters CJO, VJ, M & FC для параметра Junction capacitance блок использует коэффициенты CJO, VJ, M и FC, чтобы вычислить емкость перехода, которая зависит от напряжения на переходе.
Когда вы выбираете Use C-V curve data points для параметра Junction capacitance блок использует три значения емкости на кривой емкости C-V, чтобы оценить CJO, VJ и M и использует эти значения с заданным значением FC, чтобы вычислить емкость перехода, которая зависит от напряжения на переходе. Блок вычисляет CJO, VJ и M можно следующим образом:
- $C J 0 = C_{1} {((V_{R 2} - V_{R 1}) / (V_{R 2} - V_{R 1} {(C_{2} / C_{1})}^{- 1 / M}))}^{M}$
- $V J = - (- V_{R 2} {(C_{1} / C_{2})}^{- 1 / M} + V_{R 1}) / (1 - {(C_{1} / C_{2})}^{- 1 / M})$
- $M = журнал (C_{3} / C_{2}) / журнал (V_{R 2} / V_{R 3})$
где:
- _VR1, _VR2 и _VR3 являются значениями в векторе Reverse bias voltages [VR1 VR2 VR3].
- _C1, _C2 и _C3 являются значениями в векторе Corresponding capacitances [C1 C2 C3].
Напряжения обратного смещения (заданный как положительные значения) должны удовлетворить _VR3> _VR2> _VR1. Это означает, что емкости должны удовлетворить _C1> _C2> _C3, когда обратное смещение расширяет область истощения и следовательно уменьшает емкость. Нарушение этих неравенств приводит к ошибке. Напряжения _VR2 и _VR3 должны хорошо быть вдали от потенциала Соединения VJ. Напряжение _VR1 должно быть меньше потенциала Соединения VJ с типичным значением для _VR1, являющегося 0,1 В.

Зависимая напряжением емкость перехода задана в терминах устройства хранения данных заряда конденсатора _Qj как:

Для V <FC · VJ:

$Q_{j} = C J 0 \cdot (V J / (M - 1)) \cdot ({(1 - V / V J)}^{1 - M} - 1)$
Для V ≥ FC · VJ:

$Q_{j} = C J 0 \cdot F_{1} + (C J 0 / F_{2}) \cdot (F_{3} \cdot (V - F C \cdot V J) + 0.5 (M / V J) \cdot (V^{2} - {(F C \cdot V J)}^{2}))$

где:

$F_{1} = (V J / (1 - M)) \cdot (1 - {(1 - F C)}^{1 - M}))$
$F_{2} = {(1 - F C)}^{1 + M}))$
$F_{3} = 1 - F C \cdot (1 + M)$

Эти уравнения эквивалентны используемый в [2], за исключением того, что температурная зависимость VJ и FC не моделируется.

Заряжайте динамику

Для приложений, таких как коммутационные диоды это может быть важно для диодной динамики заряда модели. Когда прямосмещенному диоду применили противоположное напряжение через него, это занимает время для заряда, чтобы рассеяться и следовательно для диода, чтобы выключить. Время, потраченное для диода, чтобы выключить, получено, в основном, параметром времени транспортировки. Если диод выключен, любой остающийся заряд затем рассеивается, уровень, на котором это происходит, будучи определенным ко времени жизни поставщика услуг.

Блок Diode использует модель Lauritzen и мамы [3], чтобы получить эти эффекты. Это уравнения определения.

i = \frac{q_{E} - q_{M}}{T_{M}}

(1)

\frac{d q_{M}}{d t} + \frac{q_{M}}{τ} - \frac{q_{E} - q_{M}}{T_{M}} = 0

(2)

q_{E} = (τ + T_{M}) i

(3)

где:

i является текущим диодом.
_qE является зарядом соединения.
_qM является общим накопленным зарядом.
_TM является временем транспортировки.
τ является временем жизни поставщика услуг.
_vD является напряжением через диод.
_vF является диодом прямое напряжение.
R является диодом на сопротивлении.
G является диодом от проводимости.

Эта диаграмма показы типичный реверсный режим текущая характеристика для диодного устройства.

где:

_iRM является пиковым противоположным током.
_iF является стартовым форвардом, текущим при измерении _iRM.
a является скоростью изменения тока при измерении _iRM.
_trr является противоположным временем восстановления.

Таблицы данных для диодов заключают значения в кавычки для пикового противоположного тока для начальной буквы, вперед текущей и устойчивая скорость изменения тока. Таблица данных может также ввести значения в течение противоположного времени восстановления и общего обратного заряда.

Как блок вычисляет _TM и Tau

Блок вычисляет время транспортировки _TM и время жизни поставщика услуг τ на основе значений, вы вводите для параметров Charge Dynamics. Блок использует _TM и τ, чтобы решить уравнения динамики заряда 1, 2, и 3.

Во время начального текущего понижения реверсного режима диод все еще включен, и скорость изменения тока определяется внешней схемой тестирования.

Во-первых, блок использует уравнение 1, чтобы выполнить это вычисление.

i_{F} + a t = \frac{q_{E} - q_{M}}{T_{M}}

(4)

Затем это заменяет уравнением 4 в уравнение 2.

\frac{d q_{M}}{d t} + \frac{q_{M}}{τ} = i_{F} + a t

(5)

Затем это решает уравнение 5 для _qM,

q_{M} = i_{F} τ - a τ^{2} + \frac{k}{\exp (\frac{t}{τ})} + a τ t,

(6)

где k является константой.

Когда t является нулем, i = _iF и _qM = _τiF, потому что система находится в устойчивом состоянии.

Замена этими отношениями в уравнение 6 и решение уравнения дают k = ^aτ2.

Поэтому

q_{M} = i_{F} τ + a τ^{2} (\frac{1}{\exp (\frac{t}{τ})} - 1) + a τ t .

(7)

Во время t = _ts, током является _iRM, и соединение заряжаются_{, qE} является нулем.

Блок заменяет этими значениями в уравнение 1.

i_{R M} = \frac{- q_{M}}{T_{M}}

(8)

Блок перестраивает уравнение 8, чтобы решить для _qM и заменяет результатом в уравнение 7.

- T_{M} i_{R M} = i_{F} τ + a τ^{2} (\frac{1}{\exp (\frac{t_{s}}{τ})} - 1) + a τ t_{s}

(9)

Затем блок выражает время _ts в терминах _iRM, _iF и a.

t_{s} = \frac{i_{R M} - i_{F}}{a}

(10)

Рассмотрите диодное восстановление, то есть, когда t> _ts. Диод противоположен смещенный и текущий, и заряд соединения являются эффективно нулевыми.

Ток задан этим уравнением.

i = i_{R M} exp \frac{- (t - t_{s})}{τ_{r r}}],

(11)

где:

\frac{1}{τ_{r r}} = \frac{1}{τ} + \frac{1}{T_{M}} .

(12)

Блок теперь связывает выражение в уравнении 12 к противоположному времени восстановления _trr.

Когда $t = \frac{i_{R M}}{a} + t_{r r},$ ток $\frac{i_{R M}}{10} .$

Поэтому

\exp (- \frac{t - t_{s}}{τ_{r r}}) = 0.1

(13)

t_{r r} = τ_{r r} журнал (10) + \frac{i_{R M}}{a} .

(14)

Блок использует уравнения 9 и 14, чтобы вычислить значения для _TM и τ. Вычисление использует итеративную схему из-за экспоненциального термина в уравнении 9.

Альтернативы определению _trr непосредственно

В дополнение к разрешению вам задать противоположное время восстановления _trr непосредственно, блок поддерживает две альтернативной параметризации. Блок может вывести _trr из любого из этих параметров:

Противоположное время восстановления расширяет факторный λ
Противоположный _Qrr обратного заряда, когда таблица данных задает это значение вместо противоположного времени восстановления.

Отношение между противоположным фрагментом времени восстановления факторный λ и _trr выражается уравнением

$λ = \frac{t_{r r} a}{i_{R M}} .$

Противоположное время восстановления должно быть больше $\frac{i_{R M}}{a}$ и типичное значение $3 (\frac{i_{R M}}{a}) .$

Поэтому типичное значение для λ равняется 3. λ должен быть больше 1.

Противоположный _Qrr обратного заряда является интегралом в зависимости от времени противоположного тока от точки, где текущие движения, отрицательные, пока это не затухает назад, чтобы обнулить.

Первоначальный сбор, ко времени _ts (как показано в фигуре), выражается этим уравнением:

Q_{s} = \frac{}{12} (- i_{R M}) \frac{i_{R M}}{a} .

(15)

Интеграция уравнения 11 дает заряд между временами _ts и inf. Этот заряд равен

$τ_{r r} i_{R M} .$

Поэтому общий противоположный обратный заряд дан этим уравнением:

Q_{r r} = - \frac{i_{R M}^{2}}{2 a} + τ_{r r} i_{R M} .

(16)

Реорганизация уравнения 16, чтобы решить для _τrr и замена результатом в уравнение 14 дают уравнение, которое выражает _trr в терминах _Qrr:

$t_{r r} = (\frac{Q_{r r}}{i_{R M}} + \frac{i_{R M}}{2 a}) журнал (10) + \frac{i_{R M}}{a} .$

Температурная зависимость

Поведение по умолчанию для блока Diode состоит в том, что зависимость от температуры не моделируется, и устройство симулировано при температуре, для которой вы обеспечиваете параметры блоков. Экспоненциальная диодная модель содержит несколько опций для моделирования зависимости диодного отношения текущего напряжения на температуре в процессе моделирования. Температурная зависимость емкости перехода не моделируется, потому что это оказывает намного меньшее влияние.

Когда включая температурную зависимость, диодное уравнение определяющего остается то же самое. Значение температуры измерения, _Tm1, заменяется температурой симуляции, _Ts. Текущее насыщение, IS, становится функцией температуры согласно следующему уравнению:

$I S_{T s} = I S_{T m 1} \cdot {(T_{s} / T_{m 1})}^{X T I / N} \cdot \exp (- \frac{E G}{N k T_{s}} (1 - T_{s} / T_{m 1}))$

где:

_Tm1 является температурой, при которой диодные параметры заданы, как задано значением параметров Measurement temperature.
_Ts является температурой симуляции.
_ISTm1 является насыщением, текущим при температуре измерения.
_ISTs является насыщением, текущим при температуре симуляции. Это - текущее значение насыщения, используемое в стандартном диодном уравнении, когда температурная зависимость моделируется.
EG является энергетическим кризисом для полупроводникового типа, измеренного в джоулях (Дж). Значение для кремния обычно принимается, чтобы быть 1,11 эВ, где 1 эВ является 1.602e-19.
XTI является насыщением текущая температурная экспонента. Это обычно устанавливается в 3,0 для диодов p-n перехода, и 2.0 для Диодов с барьером Шоттки.
N является коэффициентом эмиссии.
k является Постоянная Больцмана (1.3806503e–23 J/K).

Соответствующие значения для XTI и EG зависят от типа диода и полупроводникового используемого материала. Значения по умолчанию для конкретных материальных типов и диода вводят получение аппроксимированное поведение с температурой. Блок обеспечивает значения по умолчанию для общих типов диода.

На практике, значения XTI и потребности EG, настраивающейся, чтобы смоделировать точное поведение конкретного диода. Некоторые производители заключают эти настроенные значения в кавычки в Списке соединений SPICE, и можно прочитать соответствующие значения. В противном случае можно определить улучшенные оценки для EG при помощи заданной таблицей данных точки данных текущего напряжения при более высокой температуре. Блок предоставляет возможность параметризации для этого. Это также дает опцию определения насыщения, текущего в более высоком температурном _ISTm2 непосредственно.

Можно также настроить значения XTI и EG сами, чтобы совпадать с данными лаборатории для конкретного устройства. Можно использовать программное обеспечение Simulink^® Design Optimization™, чтобы помочь настроить значения для XTI и EG.

Внимание

Поведение температуры устройства также зависит от коэффициента эмиссии. Несоответствующее значение для коэффициента эмиссии может дать неправильную температурную зависимость, потому что текущее насыщение является функцией отношения EG к N.

При определении конечного противоположного напряжения пробоя (BV) затем значение противоположного BV модулируется противоположным аварийным температурным коэффициентом TCV (заданное использование параметра Reverse breakdown voltage temperature coefficient, dBV/dT):

_BVTs = _BVTm1 – TCV · (_Ts – _Tm1)

(17)

Моделирование вариантов

Блок обеспечивает тепловой вариант моделирования. Чтобы выбрать вариант, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели. Из контекстного меню выберите Simscape> Block choices, и затем один из этих вариантов:

No thermal port — Этот вариант не симулирует выделение тепла в устройстве. Этим вариантом является значение по умолчанию.
Show thermal port — Этот вариант содержит тепловой порт, который позволяет вам моделировать тепло, которое вырабатывают потери проводимости. Для вычислительной эффективности тепловое состояние не влияет на электрическое поведение блока. Тепловой порт скрыт по умолчанию. Когда вы выбираете тепловой вариант блока, тепловой порт появляется.

Тепловой порт

Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы осушить 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 отсоединяет параметры Thermal Port.

Используйте тепловой порт, чтобы симулировать 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 переменных в блоках до симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках (Simscape).

Предположения и ограничения

Когда вы выбираете Use two I-V curve data points для параметра Parameterization выберите пару напряжений около диодного поворота - на напряжении. Как правило, это находится в диапазоне от 0,05 до 1 В. Используя значения за пределами этой области может привести к числовым проблемам и плохим оценкам для IS и N.
Блок не составляет температурно-зависимые эффекты на емкости перехода.
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

Сохранение

развернуть все

`+` — Положительный терминал
электрический

Электрический порт сохранения сопоставлен с анодом.

`-` — Отрицательный терминал
электрический

Электрический порт сохранения сопоставлен с катодом.

`H` — Тепловой порт
тепловой

Тепловой порт сохранения. Тепловой порт является дополнительным и является скрытым по умолчанию. Чтобы включить этот порт, выберите вариант, который включает тепловой порт.

Параметры

развернуть все

Основной

`Diode model` — Модель Diode
`Piecewise Linear` (значение по умолчанию) | `Exponential`

Выберите одну из этих диодных моделей:

Piecewise Linear — Используйте кусочную линейную модель в диоде, как описано в Кусочном Линейном Диоде. Это - метод по умолчанию.
Exponential — Используйте стандартную экспоненциальную модель в диоде, как описано в Экспоненциальном Диоде.

`Forward voltage` — Передайте напряжение
0.6 `V` (значение по умолчанию)

Минимальное напряжение, которое должно быть применено для диода, чтобы стать прямосмещенным.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Piecewise Linear для параметра Diode model.

`On resistance` — На сопротивлении
0.3 `Ohm` (значение по умолчанию)

Сопротивление диода, когда это прямосмещенно.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Piecewise Linear для параметра Diode model.

`Off conductance` — От проводимости
`1e-8` `1/Ohm` (значение по умолчанию)

Проводимость диода, когда это противоположно смещенный.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Piecewise Linear для параметра Diode model.

`Parameterization` — Model parameterization
`Use two I-V curve data points` (значение по умолчанию) | `Use parameters IS and N` | `Use an I-V data point and IS` | `Use an I-V data point and N`

Выберите один из следующих методов для параметризации модели:

Use two 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.
Use an I-V data point and IS — Задайте результаты измерений в одной точке на диоде кривая I-V в сочетании с текущим насыщением.
Use an I-V data point and N — Задайте результаты измерений в одной точке на диоде кривая I-V в сочетании с коэффициентом эмиссии.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Exponential для параметра Diode model.

`Currents [I1 I2]` — Вектор текущих значений в двух точках
[.0137, .545] `A` (значение по умолчанию)

Вектор текущих значений в двух точках на диоде кривая I-V, что использование блока, чтобы вычислить IS и N.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Exponential для параметра Diode model и Use two I-V curve data points для параметра Parameterization.

`Voltages [V1 V2]` — Вектор значений напряжения в двух точках
[.6, .7] `V` (значение по умолчанию)

Вектор значений напряжения в двух точках на диоде кривая I-V, что использование блока, чтобы вычислить IS и N.

Зависимости

`Saturation current, IS` — Текущее насыщение
`1e-12` `A` (значение по умолчанию)

Величина тока, к которому идеальное диодное уравнение приближается асимптотически для очень больших уровней обратного смещения.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Exponential для параметра Diode model и любого Use parameters IS and N или Use an I-V data point and IS для параметра Parameterization.

`Emission coefficient, N` — Диодный коэффициент эмиссии
1 (значение по умолчанию)

Диодный коэффициент эмиссии или фактор идеальности.

Зависимости

`Current I1` — Текущее значение
0.0137 `A` (значение по умолчанию)

Текущее значение в точке на диоде кривая I-V, которую блок использует в вычислениях. В зависимости от значения Parameterization блок использует этот параметр, чтобы вычислить или N или IS.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Exponential для параметра Diode model и любого Use an I-V data point and IS или Use an I-V data point and N для параметра Parameterization.

`Voltage V1` — Значение напряжения
0.6 `V` (значение по умолчанию)

Значение напряжения в точке на диоде кривая I-V, которую блок использует в вычислениях.

Зависимости

`Ohmic resistance, RS` — Омическое сопротивление
0 `Ohm` (значение по умолчанию)

Серийное диодное сопротивление связи.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Exponential для параметра Diode model.

`Measurement temperature` — Температура измерения
25 `degC` (значение по умолчанию)

Температурный _Tm1, в котором были измерены IS или кривая I-V.

`Number of series diodes` — Количество диодов соединяется последовательно
1 (значение по умолчанию)

Количество диодов, соединенных последовательно между портами блока + и –. Несколько диодов не моделируются. Скорее каждый диод имеет все связанные с напряжением количества, масштабируемые фактором, который вы задаете.

`Number of parallel diodes` — Количество параллельных диодов
1 (значение по умолчанию)

Количество параллельных диодов или количество параллельных путей, сформированных подключенными последовательно диодами, между портами блока + и –. Несколько диодов не моделируются. Скорее каждый диод имеет все текущие связанные количества, масштабируемые фактором, который вы задаете.

Отказ

`Zener resistance` — Сопротивление стабилитрона
0.3 `Ohm` (значение по умолчанию)

Сопротивление диода, когда напряжение меньше значения Reverse breakdown voltage.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Piecewise Linear для параметра Diode model.

`Reverse breakdown voltage` — Противоположное напряжение пробоя
`inf` `V` (значение по умолчанию)

Противоположное напряжение, ниже которого можно смоделировать быстрое увеличение проводимости, которая происходит в диодном отказе. Значением по умолчанию является Inf V, который эффективно не использует противоположный отказ из модели.

Емкость

`Capacitance` — Моделирование емкости перехода
`Fixed or zero junction capacitance` (значение по умолчанию) | `Use C-V curve data points` | `Use parameters CJ0, VJ, M & FC`

Метод для моделирования 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.

`Junction capacitance` — Емкость перехода
5 `pF` (значение по умолчанию)

Фиксированное значение емкости перехода.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Fixed or zero junction capacitance для параметра Capacitance.

`Reverse bias voltages [VR1 VR2 VR3]` — Вектор значений напряжения обратного смещения
[.1, 10, 100] `V` (значение по умолчанию)

Вектор значений напряжения обратного смещения в трех точках на диоде кривая C-V, что использование блока, чтобы вычислить CJ0, VJ и M.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Use C-V curve data points для параметра Capacitance.

`Corresponding capacitances [C1 C2 C3]` — Вектор значений емкости
[3.5, 1, .4] `pF` (значение по умолчанию)

Вектор значений емкости в трех точках на диоде кривая C-V, что использование блока, чтобы вычислить CJ0, VJ и M.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Use C-V curve data points для параметра Capacitance.

`Zero-bias junction capacitance, CJ0` — Емкость перехода нулевого смещения
5 `pF` (значение по умолчанию)

Значение емкости, помещенной параллельно с проводимостью текущий термин.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Capacitance.

`Junction potential, VJ` — Потенциал соединения
1 `V` (значение по умолчанию)

Потенциал соединения.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Capacitance.

`Grading coefficient, M` — Классификация коэффициента
0.5 (значение по умолчанию)

Классификация коэффициента.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Capacitance.

`Capacitance coefficient, FC` — Коэффициент емкости
0.5 (значение по умолчанию)

Подходящий коэффициент, который определяет количество уменьшения емкости истощения с приложенным напряжением.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Use parameters CJ0, VJ, M & FC для параметра Capacitance.

`Charge dynamics` — Заряжайте параметризацию динамики
`Do not model charge dynamics` (значение по умолчанию) | `Use peak reverse current and stretch factor` | `Use peak reverse current and reverse recovery time` | `Use peak reverse current and reverse recovery charge` | `Use transit time and carrier lifetime`

Выберите один из следующих методов для параметризации динамики заряда:

Do not model charge dynamics — Не включайте моделирование динамики заряда. Это - метод по умолчанию.
Use peak reverse current and stretch factor — Движущие силы заряда модели путем введения значений для пикового противоположного текущего _iRM и фактора фрагмента λ плюс информация о начальной букве передают текущий и скорость изменения тока, используемого в схеме тестирования при измерении _iRM и _trr.
Use peak reverse current and reverse recovery time — Движущие силы заряда модели путем введения значений для пикового противоположного текущего _iRM и противоположное время восстановления _trr плюс информация о начальной букве передают текущий и скорость изменения тока, используемого в схеме тестирования при измерении _iRM и _trr. Используйте эту опцию, если таблица данных производителя не вводит значения в течение времени транспортировки TT и время жизни поставщика услуг τ.
Use peak reverse current and reverse recovery charge — Движущие силы заряда модели путем введения значений для пикового противоположного текущего _iRM и противоположного обратного заряда Qrr плюс информация о начальной букве передают текущий и скорость изменения тока, используемого в схеме тестирования при измерении _iRM и _trr.
Use transit time and carrier lifetime — Динамика заряда модели путем введения значений в течение времени транспортировки TT и время жизни поставщика услуг τ.

`Peak reverse current, iRM` — Пиковый противоположный ток
-7.15 `A` (значение по умолчанию) | отрицательный скаляр

Пиковый противоположный ток измеряется внешней схемой тестирования. Это значение должно быть меньше нуля.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Use peak reverse current and stretch factor, Use peak reverse current and reverse recovery time, или Use peak reverse current and reverse recovery charge для параметра Charge dynamics.

`Initial forward current when measuring iRM` — Начальная буква, вперед текущая при измерении iRM
4 `A` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Начальная буква, вперед текущая при измерении пикового противоположного тока. Это значение должно быть больше нуля.

Зависимости

`Rate of change of current when measuring iRM` — Скорость изменения тока при измерении iRM
-750 `A/μs` (значение по умолчанию) | отрицательный скаляр

Скорость изменения тока при измерении пикового противоположного тока. Это значение должно быть меньше нуля.

Зависимости

`Reverse recovery time stretch factor` — Противоположное время восстановления расширяет фактор
3 (значение по умолчанию)

Значение, что использование блока, чтобы вычислить Reverse recovery time, trr. Это значение должно быть больше 1. Значением по умолчанию является 3.

Определение фактора фрагмента является более легким способом параметризовать противоположное время восстановления, чем определение противоположного обратного заряда. Чем больше значение фактора фрагмента, тем дольше это берет для противоположного восстановления, текущего, чтобы рассеяться.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Use peak reverse current and stretch factor для параметра Charge dynamics.

`Reverse recovery time, trr` — Противоположное время восстановления
115 (значение по умолчанию)

Время между точкой, куда ток первоначально идет, чтобы обнулить, когда диод выключает, и точка где текущие падения меньше чем к десяти процентам пикового противоположного тока. Значением по умолчанию является 115 ns.

Значение параметра Reverse recovery time, trr должно быть больше значения параметра Peak reverse current, iRM, разделенного на значение параметра Rate of change of current when measuring iRM.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Use peak reverse current and reverse recovery time для параметра Charge dynamics.

`Reverse recovery charge, Qrr` — Противоположный обратный заряд
1500 `s*μA` (значение по умолчанию)

Значение, что использование блока, чтобы вычислить Reverse recovery time, trr. Используйте этот параметр, если таблица данных для вашего диодного устройства задает значение для противоположного обратного заряда вместо значения в течение противоположного времени восстановления.

Противоположный обратный заряд является общим зарядом, который продолжает рассеиваться, когда диод выключает. Значение должно быть меньше $- \frac{i^{2}_{R M}}{2 a},$

где:

_iRM является значением, заданным для Peak reverse current, iRM.
a является значением, заданным для Rate of change of current when measuring iRM.

Зависимости

Параметр отображается, только если вы устанавливаете Reverse recovery time parameterization на Specify reverse recovery charge.

`Transit time, TT` — Время транспортировки
50 `ns` (значение по умолчанию)

Мера того, сколько времени это берет поставщиков услуг, чтобы пересечь диодное соединение.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Use transit time and carrier lifetime для параметра Charge dynamics.

`Carrier lifetime, tau` — Время жизни поставщика услуг
100 `ns` (значение по умолчанию)

Мера того, сколько времени это берет для поставщиков услуг, чтобы рассеяться однажды диод, больше не проводит. Значением по умолчанию является 100 ns.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Use transit time and carrier lifetime для параметра Charge dynamics.

Температурная зависимость

Этот раздел применим к Экспоненциальным диодным моделям только.

`Parameterization` — Температурная параметризация зависимости
`None - Use characteristics at parameter measurement temperature` (значение по умолчанию) | `Use an I-V data point at second measurement temperature` | `Specify saturation current at second measurement temperature` | `Specify the energy gap EG`

Выберите один из следующих методов для температурной параметризации зависимости:

None - Use characteristics at parameter measurement temperature — Температурная зависимость не моделируется, или модель симулирована 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` — Текущий I1 при второй температуре измерения
0.0245 `A` (значение по умолчанию)

Задайте диод текущее значение I1, когда напряжением будет V1 при второй температуре измерения.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Use an I-V data point at second measurement temperature для параметра Parameterization.

`Voltage V1 at second measurement temperature` — Напряжение V1 при второй температуре измерения
0.5 `V` (значение по умолчанию)

Задайте диодное напряжение значение V1, когда током будет I1 при второй температуре измерения.

Зависимости

`Saturation current, IS, at second measurement temperature` — Текущее насыщение, IS, при второй температуре измерения
`1.25e-7` `A` (значение по умолчанию)

Задайте насыщение текущее значение IS при второй температуре измерения.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify saturation current at second measurement temperature для параметра Parameterization.

`Second measurement temperature` — Вторая температура измерения
125 `°C` (значение по умолчанию)

Задайте значение для второй температуры измерения.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете either Use an I-V data point at second measurement temperature или Specify saturation current at second measurement temperature для параметра Parameterization.

`Energy gap parameterization` — Параметризация энергетического кризиса
`Use nominal value for silicon (EG=1.11eV)` (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`

Выберите значение для энергетического кризиса из списка предопределенных опций или задайте 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.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify the energy gap EG для параметра Parameterization.

`Energy gap, EG` — Энергетический кризис
1.11 `eV` (значение по умолчанию)

Задайте пользовательское значение для энергетического кризиса, EG.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify a custom value для параметра Energy gap parameterization.

`Saturation current temperature exponent parameterization` — Насыщение текущая температурная параметризация экспоненты
`Use nominal value for pn-junction diode (XTI=3)` (значение по умолчанию) | `Use nominal value for Schottky barrier diode (XTI=2)` | `Specify a custom value`

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.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Use an I-V data point at second measurement temperature, Specify saturation current at second measurement temperature, или Specify the energy gap, EG для параметра Parameterization.

`Saturation current temperature exponent, XTI` — Насыщение текущая температурная экспонента
3 (значение по умолчанию)

Задайте пользовательское значение для насыщения текущая температурная экспонента, XTI.

Зависимости

`Reverse breakdown voltage temperature coefficient, dBV/dT` — Противоположный коэффициент температуры напряжения пробоя
0 `V/K` (значение по умолчанию)

Модулируйте противоположное напряжение пробоя BV. Если вы задаете противоположное напряжение пробоя BV как положительное количество, положительное значение для TCV подразумевает, что величина противоположного напряжения пробоя уменьшается с температурой.

Зависимости

`Device simulation temperature` — Температура симуляции устройства
25 `°C` (значение по умолчанию)

Задайте значение для температурного T _s, в котором должно быть симулировано устройство.

Зависимости

Тепловой порт

Примеры модели

Определение количества IGBT тепловые потери

Генерация температурного профиля на основе потерь переключения и проводимости в биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT). Существует два понижающих конвертера. Для одного конвертера IGBT присоединяет к Фостер тепловой модели. Для другого конвертера IGBT присоединяет к Cauer тепловой модели. Параметры для тепловых моделей настраиваются, чтобы дать примерно эквивалентные результаты. Во времени симуляции 50 мс частота переключений изменяется с 40 кГц до 20 кГц, что увеличивает потери проводимости и уменьшает потери переключений. Изменение в потерях приводит к соответствующему изменению в температуре IGBT.

Открытая модель

Характеристики диода с барьером Шоттки

Генерация тока по сравнению с напряжением изгибается для Диода с барьером Шоттки. Задайте вектор температур, для которых можно построить характеристики путем двойного щелчка по блоку, пометил 'Define Temperatures for Tests'. Запустите тесты и постройте кривые I-V путем нажатия в модели на гиперссылке 'на кривые графика'.

Открытая модель

Ссылки

[1] MH. Ахмед и П.Дж. Спридбери. Аналоговая и цифровая электроника для инженеров. 2-й Выпуск. Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета, 1984.

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

[3] Lauritzen, отделение связи и К.Л. Ма. “Простая Диодная Модель с Противоположным Восстановлением”. IEEE^® Transactions на Силовой электронике. Издание 6, № 2, апрель 1991, стр 188–191.

Расширенные возможности

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

Темы

Симуляция термальных эффектов в полупроводниках

Документация

Diode

Описание

Кусочный линейный диод

Экспоненциальный диод

Емкость перехода

Заряжайте динамику

Как блок вычисляет TM и Tau

Альтернативы определению trr непосредственно

Температурная зависимость

Внимание

Моделирование вариантов

Тепловой порт

Переменные

Предположения и ограничения

Порты

Сохранение

+ — Положительный терминал электрический

- — Отрицательный терминал электрический

H — Тепловой порт тепловой

Параметры

Основной

Diode model — Модель Diode Piecewise Linear (значение по умолчанию) | Exponential

Forward voltage — Передайте напряжение0.6 V (значение по умолчанию)

Зависимости

On resistance — На сопротивлении0.3 Ohm (значение по умолчанию)

Зависимости

Off conductance — От проводимости 1e-8 1/Ohm (значение по умолчанию)

Зависимости

Parameterization — Model parameterization Use two I-V curve data points (значение по умолчанию) | Use parameters IS and N | Use an I-V data point and IS | Use an I-V data point and N

Зависимости

Currents [I1 I2] — Вектор текущих значений в двух точках[.0137, .545] A (значение по умолчанию)

Зависимости

Voltages [V1 V2] — Вектор значений напряжения в двух точках[.6, .7] V (значение по умолчанию)

Зависимости

Saturation current, IS — Текущее насыщение 1e-12 A (значение по умолчанию)

Зависимости

Emission coefficient, N — Диодный коэффициент эмиссии1 (значение по умолчанию)

Зависимости

Current I1 — Текущее значение0.0137 A (значение по умолчанию)

Зависимости

Voltage V1 — Значение напряжения0.6 V (значение по умолчанию)

Зависимости

Ohmic resistance, RS — Омическое сопротивление0 Ohm (значение по умолчанию)

Зависимости

Measurement temperature — Температура измерения25 degC (значение по умолчанию)

Number of series diodes — Количество диодов соединяется последовательно1 (значение по умолчанию)

Number of parallel diodes — Количество параллельных диодов1 (значение по умолчанию)

Отказ

Zener resistance — Сопротивление стабилитрона0.3 Ohm (значение по умолчанию)

Зависимости

Reverse breakdown voltage — Противоположное напряжение пробоя inf V (значение по умолчанию)

Емкость

Capacitance — Моделирование емкости перехода Fixed or zero junction capacitance (значение по умолчанию) | Use C-V curve data points | Use parameters CJ0, VJ, M & FC

Junction capacitance — Емкость перехода5 pF (значение по умолчанию)

Зависимости

Reverse bias voltages [VR1 VR2 VR3] — Вектор значений напряжения обратного смещения[.1, 10, 100] V (значение по умолчанию)

Зависимости

Corresponding capacitances [C1 C2 C3] — Вектор значений емкости[3.5, 1, .4] pF (значение по умолчанию)

Зависимости

Zero-bias junction capacitance, CJ0 — Емкость перехода нулевого смещения5 pF (значение по умолчанию)

Зависимости

Junction potential, VJ — Потенциал соединения1 V (значение по умолчанию)

Зависимости

Grading coefficient, M — Классификация коэффициента0.5 (значение по умолчанию)

Зависимости

Capacitance coefficient, FC — Коэффициент емкости0.5 (значение по умолчанию)

Зависимости

Peak reverse current, iRM — Пиковый противоположный ток-7.15 A (значение по умолчанию) | отрицательный скаляр

Зависимости

Initial forward current when measuring iRM — Начальная буква, вперед текущая при измерении iRM4 A (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Rate of change of current when measuring iRM — Скорость изменения тока при измерении iRM-750 A/μs (значение по умолчанию) | отрицательный скаляр

Зависимости

Reverse recovery time stretch factor — Противоположное время восстановления расширяет фактор3 (значение по умолчанию)

Зависимости

Reverse recovery time, trr — Противоположное время восстановления115 (значение по умолчанию)

Зависимости

Reverse recovery charge, Qrr — Противоположный обратный заряд1500 s*μA (значение по умолчанию)

Зависимости

Как блок вычисляет _TM и Tau

Альтернативы определению _trr непосредственно

`+` — Положительный терминал
электрический

`-` — Отрицательный терминал
электрический

`H` — Тепловой порт
тепловой

`Diode model` — Модель Diode
`Piecewise Linear` (значение по умолчанию) | `Exponential`

`Forward voltage` — Передайте напряжение
0.6 `V` (значение по умолчанию)

`On resistance` — На сопротивлении
0.3 `Ohm` (значение по умолчанию)

`Off conductance` — От проводимости
`1e-8` `1/Ohm` (значение по умолчанию)

`Parameterization` — Model parameterization
`Use two I-V curve data points` (значение по умолчанию) | `Use parameters IS and N` | `Use an I-V data point and IS` | `Use an I-V data point and N`

`Currents [I1 I2]` — Вектор текущих значений в двух точках
[.0137, .545] `A` (значение по умолчанию)

`Voltages [V1 V2]` — Вектор значений напряжения в двух точках
[.6, .7] `V` (значение по умолчанию)

`Saturation current, IS` — Текущее насыщение
`1e-12` `A` (значение по умолчанию)

`Emission coefficient, N` — Диодный коэффициент эмиссии
1 (значение по умолчанию)

`Current I1` — Текущее значение
0.0137 `A` (значение по умолчанию)

`Voltage V1` — Значение напряжения
0.6 `V` (значение по умолчанию)

`Ohmic resistance, RS` — Омическое сопротивление
0 `Ohm` (значение по умолчанию)

`Measurement temperature` — Температура измерения
25 `degC` (значение по умолчанию)

`Number of series diodes` — Количество диодов соединяется последовательно
1 (значение по умолчанию)

`Number of parallel diodes` — Количество параллельных диодов
1 (значение по умолчанию)

`Zener resistance` — Сопротивление стабилитрона
0.3 `Ohm` (значение по умолчанию)

`Reverse breakdown voltage` — Противоположное напряжение пробоя
`inf` `V` (значение по умолчанию)

`Capacitance` — Моделирование емкости перехода
`Fixed or zero junction capacitance` (значение по умолчанию) | `Use C-V curve data points` | `Use parameters CJ0, VJ, M & FC`

`Junction capacitance` — Емкость перехода
5 `pF` (значение по умолчанию)

`Reverse bias voltages [VR1 VR2 VR3]` — Вектор значений напряжения обратного смещения
[.1, 10, 100] `V` (значение по умолчанию)

`Corresponding capacitances [C1 C2 C3]` — Вектор значений емкости
[3.5, 1, .4] `pF` (значение по умолчанию)

`Zero-bias junction capacitance, CJ0` — Емкость перехода нулевого смещения
5 `pF` (значение по умолчанию)

`Junction potential, VJ` — Потенциал соединения
1 `V` (значение по умолчанию)

`Grading coefficient, M` — Классификация коэффициента
0.5 (значение по умолчанию)

`Capacitance coefficient, FC` — Коэффициент емкости
0.5 (значение по умолчанию)

`Peak reverse current, iRM` — Пиковый противоположный ток
-7.15 `A` (значение по умолчанию) | отрицательный скаляр

`Initial forward current when measuring iRM` — Начальная буква, вперед текущая при измерении iRM
4 `A` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Rate of change of current when measuring iRM` — Скорость изменения тока при измерении iRM
-750 `A/μs` (значение по умолчанию) | отрицательный скаляр

`Reverse recovery time stretch factor` — Противоположное время восстановления расширяет фактор
3 (значение по умолчанию)

`Reverse recovery time, trr` — Противоположное время восстановления
115 (значение по умолчанию)

`Reverse recovery charge, Qrr` — Противоположный обратный заряд
1500 `s*μA` (значение по умолчанию)

`Transit time, TT` — Время транспортировки
50 `ns` (значение по умолчанию)

`Carrier lifetime, tau` — Время жизни поставщика услуг
100 `ns` (значение по умолчанию)

`Current I1 at second measurement temperature` — Текущий I1 при второй температуре измерения
0.0245 `A` (значение по умолчанию)

`Voltage V1 at second measurement temperature` — Напряжение V1 при второй температуре измерения
0.5 `V` (значение по умолчанию)

`Saturation current, IS, at second measurement temperature` — Текущее насыщение, IS, при второй температуре измерения
`1.25e-7` `A` (значение по умолчанию)

`Second measurement temperature` — Вторая температура измерения
125 `°C` (значение по умолчанию)

`Energy gap, EG` — Энергетический кризис
1.11 `eV` (значение по умолчанию)

`Saturation current temperature exponent, XTI` — Насыщение текущая температурная экспонента
3 (значение по умолчанию)

`Reverse breakdown voltage temperature coefficient, dBV/dT` — Противоположный коэффициент температуры напряжения пробоя
0 `V/K` (значение по умолчанию)

`Device simulation temperature` — Температура симуляции устройства
25 `°C` (значение по умолчанию)

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