SPICE Diode

Совместимый со SPICE диод

Библиотека:
Simscape / Электрический / Дополнительные Компоненты / Полупроводники SPICE

Описание

Блок SPICE Diode представляет совместимый со SPICE 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 SPICE блоков из 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 параметров блоков SPICE Diode. 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

Эти уравнения 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.

$I_{d} = A R E A * (I_{f w d} - I_{r e v})$

$I_{f w d} = I_{n r m} * K_{i n j} + I_{r e c} * K_{g e n}$

$I_{r e v} = I_{r e v h} + I_{r e v l}$

$I_{n r m} = I_{S} e^{V_{d} / (N * V t) - 1}$

$I_{r e c} = I_{S R} e^{V_{d} / (N R * V t) - 1}$

$K_{i n j} = {(\frac{I K F}{I K F + I_{n r m}})}^{0.5}$

$K_{g e n} = {[{(\frac{1 - V_{d}}{V J})}^{2} + 0.005]}^{\frac{M}{2}}$

$I_{r e v h} = I B V * e^{- \frac{V_{d} + B V}{N B V * V t}}$

$I_{r e v l} = I B V L * e^{- \frac{V_{d} + B V}{N B V L * V t}}$

Где:

_Ifwd является текущим форвардом.
_Irev является противоположным током.
_Inrm является нормальным током.
_Irec является recombination током.
_Kinj является высоко-инжекционным фактором.
_Kgen является фактором генерации.
_Irevh является высокоуровневым разрядным током.
_Irevl является низкоуровневым разрядным током.
_Vt является тепловым напряжением. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловое Напряжение.
_IS является текущим насыщением.
_ISR является recombination током.
IKF является прямым текущим коленом.
VJ является потенциалом соединения.
N является коэффициентом эмиссии.
NR является противоположным коэффициентом эмиссии.
NBV является противоположным аварийным коэффициентом эмиссии.
NBVL является низкоуровневым противоположным аварийным фактором идеальности.
M является коэффициентом классификации.
BV является противоположным напряжением пробоя.
IBV является противоположным разрядным током.
IBVL является низкоуровневым противоположным аварийным текущим коленом.

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
$V_{d} < F C * V J$	$Q_{d} = T T * A R E A * I_{f w d} + C J O_{d} * V J * \frac{1 - {(1 - \frac{V_{d}}{V J})}^{1 - M}}{1 - M}$
$V_{d} \geq F C * V J$	$\begin{array}{l} Q_{d} = T T * A R E A * I_{f w d} + \\ C J O_{d} * (F 1 + \frac{F 3 * (V_{d} - F C * V J) + (\frac{M}{2 * V J}) * (V_{d}^{2} - {(F C * V J)}^{2})}{F 2}) \end{array}$

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

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

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 recombination током и диодной температурой

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

Где:

ISR является recombination током.
NR является противоположным коэффициентом эмиссии.

Отношение между прямым текущим коленом и диодной температурой

$I K F (T) = I K F * [1 + T I K F * (T - T M E A S)]$

Где:

IKF является прямым текущим коленом.
TIKF является линейным температурным коэффициентом IKF.

Отношение между напряжением пробоя и диодной температурой

$B V (T) = B V * [1 + T B V 1 * (T - T M E A S) + T B V 2 * {(T - T M E A S)}^{2}]$

Где:

BV является напряжением пробоя.
TBV1 является линейным температурным коэффициентом BV.
TBV2 является квадратичным температурным коэффициентом BV.

Отношение между омическим сопротивлением и диодной температурой

$R S (T) = R S * [1 + T R S 1 * (T - T M E A S) + T R S 2 * {(T - T M E A S)}^{2}]$

Где:

RS является омическим сопротивлением.
TRS1 является линейным коэффициентом температуры RS.
TRS2 является квадратичным коэффициентом температуры RS.

Отношение между потенциалом соединения и диодной температурой

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

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.

Допущения 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

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

Область Diode. Значение должно быть больше 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 0.

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

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

`High-injection knee current, IKF` — Высоко-инжекционное текущее колено
`Inf` `A/m^2` (значение по умолчанию) | скаляр

Текущее значение, в котором происходит спад тока высокого напряжения прямой беты. Значение должно быть больше или быть равно 0.

`Recombination current parameter, ISR` — Текущий Recombination
0 `A/m^2` (значение по умолчанию) | скаляр

Величина тока, сгенерированного от процесса recombination электронов и отверстий в соединении.

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

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

`Emission coefficient for ISR, NR` — Коэффициент эмиссии для ISR
2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Диодный коэффициент эмиссии для recombination тока. Значение должно быть больше 0.

`Grading coefficient, M` — Классификация коэффициента
0.5 (значение по умолчанию) | 0 <M <0.9 | скаляр

Градуируя коэффициент, M. Значение должно быть больше 0 и меньше, чем 0.9.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Yes для параметра Model junction capacitance.

`Junction potential, VJ` — Потенциал соединения
1 `V` (значение по умолчанию) | VJ> 0.01 | скаляр

Потенциал соединения, VJ. Значение должно быть больше 0.01 V.

Зависимости

Этот параметр только отображается, когда вы выбираете Yes для параметра Model junction capacitance.

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

Серийное диодное сопротивление связи. Значение должно быть больше или быть равно 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.

`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 или быть равно 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Model junction capacitance на Yes.

`Capacitance coefficient, FC` — Коэффициент емкости
0.5 (значение по умолчанию) | 0 ≤ FC <0.95 | скаляр

Подходящий коэффициент, FC, который определяет количество уменьшения емкости истощения с приложенным напряжением. Значение должно быть больше или быть равно 0 и меньше, чем 0.95.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Model junction capacitance на Yes.

`Transit time, TT` — Время транспортировки
0 `s` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Время транспортировки, TT, несущих та емкость диффузии причины. Значение должно быть больше или быть равно 0.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Model junction capacitance на Yes.

`Specify initial condition` — Первоначальная модель условия
`No` (значение по умолчанию) | `Yes`

Опции для определения начальных условий:

No — Не задавайте начальное условие для модели.
Yes — Задайте начальное диодное напряжение.
Примечание
Блок SPICE Diode применяет начальное диодное напряжение через конденсаторы соединения а не через порты.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Model junction capacitance на Yes.

`Initial condition voltage, V0` — Начальное напряжение
0 `V` (значение по умолчанию) | скаляр

Диодное напряжение в начале симуляции.

Примечание

Блок применяет начальное условие через диодное соединение, таким образом, начальное условие является только эффективным, когда устройство хранения данных заряда включено, то есть, когда один или оба из Zero-bias junction capacitance, CJO и параметров Transit time, TT больше нуля.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Model junction capacitance и Specify initial condition к Yes.

Противоположный отказ

`Model reverse breakdown` — Противоположная модель отказов
`No` (значение по умолчанию) | `Yes`

Опции для моделирования противоположного отказа:

No — Не моделируйте противоположный отказ.
Yes — Введите второй экспоненциальный термин к диоду отношение I-V, таким образом, моделируя быстрое увеличение проводимости, когда напряжение пробоя превышено.

`Reverse breakdown voltage, BV` — Инвертируйте аварийное пороговое напряжение
`Inf` `V` (значение по умолчанию) | неотрицательный скаляр

Если падения напряжения ниже этого значения, блок моделирует быстрое увеличение проводимости, которая происходит в диодном отказе. Значение должно быть больше или быть равно 0.