ЭЦД2 - Диод силовой (spice model)

Назначение

Блок используется для моделирования силового (выпрямительного) диода.

Описание

В зависимости от свойства «вид ВАХ» в блоке реализуется либо кусочно-линейная вольтамперная характеристика (ВАХ) при этом температурные зависимости параметров диода не учитываются. Либо реализуется экспоненциальная вольтамперная характеристика - spice модель диода.

Для кусочно-линейной ВАХ задаются динамические сопротивления обратного участка ВАХ R_z и прямого R_{d. on} в виде вектора: [R_z, R_{d. on}]. И начальные напряжения обратного участка U_br0 (отрицательное значение) и прямого U_f0 в виде вектора [U_br0, U_f0]. Вид кусочно-линейной ВАХ показан на рисунке 1.

Рисунок 1 – Кусочно-линейная ВАХ

Для экспоненциальной ВАХ используется spice модель диода, схема замещения которого представлена на рисунке 2 (обозначения элементов и переменных приведены в свойствах блока).

Рисунок 2 – Схема замещения силового диода

Ток диода в зависимости от напряжения определяется как:

если $U>BVe,$то $I_d=IS\left(T\right)\bullet \left(e^{\frac{U}{VT\bullet N}}-1\right)$ ,

иначе $I_d=-IBVe\bullet \left(e^{\frac{-U-BVe}{VT\bullet N}}-1\right)$ ,

где:

$VT=\frac{k\bullet T}{q}=\frac{\mathrm{1,380649}\bullet {10}^{-23}\bullet T}{\mathrm{1,60217662}\bullet {10}^{-19}},$

$еслиIBV>Ibr, тоIBVe=IS\left(T\right)иBVe=BV\left(T\right)-N\bullet VT\bullet \mathrm{l}\mathrm{n}\left(\frac{IBV}{Ibr}\right)$

иначе $IBVe=IbrиBVe=BV\left(T\right)$,

при этом $Ibr=-IS\left(T\right)\bullet \left(e^{\frac{-BV\left(T\right)}{VT\bullet N}}-1\right)$ .

Суммарная ёмкость складывается из диффузионной и барьерной ёмкости: С = CT + CJ.

Диффузионная ёмкость определяется как:

$CT=TT/R_d,$

где: $R_d$ – дифференциальное сопротивление диода на постоянном токе.

Барьерная ёмкость в зависимости от напряжения определяется как:

если $V\le FC\bullet VJ\left(T\right),$то $CJ=CJO\left(T\right){\bullet \left[1-\frac{V}{VJ\left(T\right)}\right]}^{-M}$ ,

иначе $CJ=CJO\left(T\right)\bullet {\left[1-FC\right]}^{-\left(1+M\right)}\bullet \left[1-FC\bullet \left(1+M\right)+M\bullet \frac{V}{VJ\left(T\right)}\right]$ .

В модели учитывается зависимость параметров диода от температуры T (в приведенных ниже уравнениях используется температура в К):

$IS\left(T\right)=IS\bullet e^{\left(\frac{T}{T_{nom}}-1\right)\bullet \frac{EG}{VT\bullet N}}\bullet {\left(\frac{T}{T_{nom}}\right)}^{\frac{XTI}{N}},$

$RS\left(T\right)=RS\bullet \left(1+TRS1\bullet \left(T-T_{nom}\right)\right),$

$VJ\left(T\right)=VJ\bullet \frac{T}{T_{nom}}-3\bullet VT\bullet \ln \left(\frac{T}{T_{nom}}\right)-EG\left(T_{nom}\right)\bullet \frac{T}{T_{nom}}+EG\left(T\right),$

$CJO\left(T\right)=CJO\bullet \left[1+M\bullet \left(0.0004\bullet \left(T-T_{nom}\right)+\left(1-\frac{VJ\left(T\right)}{VJ}\right)\right)\right],$

$BV\left(T\right)=BV\bullet \left(1+TBV\bullet \left(T-T_{nom}\right)\right).$

$EG\left(T\right)=EG-\frac{TEG1\bullet T^2}{TEG2+T}.$

EG, TEG1 и TEG2 рекомендуется принимать для диодов:

• кремниевых EG = 1,17; TEG1 = 0,000473; TEG2 = 636;
• германиевых EG = 0,67; TEG1 = 0,000456; TEG2 = 210.

В свойствах можно задать «ток начала линейности ВАХ», при превышении которого вольтамперная характеристика диода принимается линейной с динамическим сопротивлением, определенным для этого тока.

В DC режиме не учитываются инерционные свойства диода.

За положительное направление тока принято направление от порта «1» к порту «2».

Свойства

Параметры

Порты

Примеры