24 | 10 | 2019
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 3924
Просмотры материалов : 10214944

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 30 гостей
  • 2 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
SPICE модели PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
17.01.2017 08:14

SPICE модели

Глава 3 - Диоды и Выпрямители



Программа моделирования SPICE схема обеспечивает для моделирования диодов при моделировании схемы. Модель диода основана на характеристике отдельных устройств, как описано в спецификации продукта и производственного процесса характеристик не перечислены. Некоторая информация была получена из листа 1N4004 данных на рисунке ниже .




Лист данных 1N4004 отрывок, после [DI4] .

Оператор диода начинается с имени элемента диода, который должен начинаться с "г" плюс дополнительные символы. Пример названия диодный элемент включают в себя: d1, d2, dtest, DA, DB, D101. Два номера узлов указать подключение анода и катода, соответственно, к другим компонентам. Номера узлов следуют название модели, со ссылкой на последующее ".MODEL" заявление.

Модель заявление строка начинается с ".MODEL", за которым следует название модели, соответствующие одной или более операторов диода. Далее, "d" указывает на диод моделируются. Остальная часть модели заявления является список дополнительных параметров диода вида ИмяПараметра = ParameterValue. На данном этапе не используется в примере, приведенном ниже. Example2 имеет некоторые параметры, определенные. Для получения списка параметров диода, см таблицу ниже .

 
  Общий вид: d [имя] [анода] [катод] [ModelName]
                 .MODEL ([ModelName] d [parmtr1 = х] [parmtr2 = у]...)
 
  Пример: d1 1 2 mod1
                  .MODEL mod1 d
 
  Example2: D2 1 2 Da1N4004
                  .MODEL Da1N4004 D (IS = 18.8n RS = 0 BV = 400 IBV = 5.00u CJO = 30 M = 0,333 N = 2)
 

Самый простой подход принять для модели SPICE такое же, как для паспорта: консультации веб-сайт производителя. В таблице ниже перечислены параметры модели для некоторых выбранных диодов. Стратегия является запасной вариант построения модели SPICE из этих параметров, перечисленных на листе данных. Третья стратегия, не рассматривается здесь, чтобы провести измерения фактического устройства. Затем вычислить, сравнить и настроить параметры специю к измерениям.


Параметры диода SPICE

Символ имя параметр Единицы По умолчанию
I S ЯВЛЯЕТСЯ Ток насыщения (диодный уравнение) 1E-14
R S RS Parsitic сопротивление (последовательное сопротивление) Ω 0
N N Коэффициент выбросов, от 1 до 2 - 1
τ D TT Время пробега s 0
C D (0) CJO При нулевом смещении емкость перехода F 0
φ 0 VJ Распределительная потенциал V 1
м M Коэффициент классификации Junction - 0,5
- - 0,33 для линейно градуированной перехода - -
- - 0.5 для резкого перехода - -
E г НАПРИМЕР Энергия активации: эВ 1.11
- - Si: 1.11 - -
- - Ge: 0,67 - -
- - Шоттки: 0,69 - -
р я XTI IS температурный показатель - 3.0
- - дырочный переход: 3.0 - -
- - Шоттки: 2,0 - -
K F KF Коэффициент шума фликера - 0
A F А.Ф. Мерцание шум показатель - 1
FC FC Форвард смещения коэффициент истощения емкости - 0,5
BV BV Обратное напряжение пробоя V
IBV IBV Обратный ток пробоя 1E-3

Если параметры диода не определены , как и в модели «Пример» выше, параметры принимают значения по умолчанию , перечисленных в таблице выше

и в таблице ниже . Эти значения по умолчанию модель интегральных схем диодов. Это, безусловно, достаточно для предварительной работы с дискретными устройствами

Для более критической работы, использовать модели SPICE , поставляемые производителем [Din] ,

производители SPICE, и других источников. [SMI]


Параметры SPICE для выбранных диодов; ск = Шоттки Ge = германий; остальное кремния.

Часть ЯВЛЯЕТСЯ RS N TT CJO M VJ НАПРИМЕР XTI BV IBV
По умолчанию 1E-14 0 1 0 0 0,5 1 1.11 3 1m
1N5711 С.К. 315n 2.8 2,03 1.44n 2.00p 0.333 - 0,69 2 70 10U
1N5712 С.К. 680p 12 1,003 50p 1.0p 0,5 0,6 0,69 2 20 -
1N34 Ge 200p 84m 2,19 144N 4.82p 0.333 0,75 0,67 - 60 15U
1N4148 35p 64м 1,24 5.0n 4.0p 0.285 0,6 - - 75 -
1N3891 63n 9.6m 2 110n 114p 0,255 0,6 - - 250 -
10A04 10A 844n 2.06m 2,06 4.32u 277p 0.333 - - - 400 10U
1N4004 1A 76.9n 42.2m 1,45 4.32u 39.8p 0.333 - - - 400 5U
Лист данных 1N4004 18.8n - 2 - 30p 0.333 - - - 400 5U

В противном случае, вывести некоторые из параметров листа данных. Сначала выберите значение для параметра специя N от 1 до 2. Требуется для уравнения диода (п). Massobrio [PAGM] С. 9, рекомендует ".. п, коэффициент излучения обычно составляет около 2"

В таблице выше , мы видим , что власть выпрямителей 1N3891 (12 А) и 10A04 (10 А) оба используют около 2. В таблице Первые четыре не имеют значения , потому что они являются Шоттки, Шоттки, германий и малый сигнал кремния, соответственно ,
Ток насыщения, IS, выводится из уравнения диода, а значение (V D, I D) на графике на рисунке выше , и N = 2 (п в уравнении диода).

       I D = I SV D / нВ T -1)
 
       V T = 26 мВ при 25 ° С п = 2,0 V D = 0,925 В при 1 А из графа   
 
       1 А = С(0,925 В) / (2) (26 мВ) -1)
 
       I S = 18.8E-9 
 
 

Численные значения IS = 18.8n и N = 2, вводятся в последней строке таблицы выше для сравнения с моделью производителей для 1N4004, которая значительно отличается. RS по умолчанию 0 на данный момент. Это будет оцениваться позднее. Важные DC статические параметры N, IS, и RS.

Рашид [MHR] предполагает , что TT, τ D, транзитное время, аппроксимировать от обратного восстановления Q накопленного заряда RR, параметр листа данных (не доступен на нашем листе данных) и I F, прямой ток.

       I D = I SV D / нВ T -1)
 
       τ D = Q RR / I F  
 

Мы принимаем TT = 0 по умолчанию из- за отсутствия Q RR. Хотя было бы разумно взять ТТ для подобного выпрямителя подобно 10A04 на 4.32u. 1N3891 TT не является корректным выбором, поскольку он является быстрое восстановление выпрямителя. CJO, нулевой смещения емкость перехода оценивается из V R против C J графа на рисунке выше . Емкости на ближайшей к нулевому напряжению на графике составляет 30 пФ на 1 В. Если имитируя высокую скорость переходную характеристику, как и в импульсном стабилизаторе источники питания, должны быть обеспечены параметры ТТ и CJO.

Стык градация коэффициент М связан с профилем легирующей перехода. Это не элемент данных листа. По умолчанию 0.5 для резкого перехода. Мы выбираем М = 0,333 соответствует линейно градуированной перехода. Выпрямители мощности , приведенные в таблице выше , используют более низкие значения для M , чем 0,5.

Мы принимаем значения по умолчанию для VJ и EG. Многие другие диоды используют VJ = 0,6 , чем показано в таблице выше . Однако выпрямитель 10A04 использует по умолчанию, который мы используем для нашей модели 1N4004 (Da1N4001 в

В таблице выше ).

Использовать по умолчанию Е.Г. = 1.11 для кремниевых диодов и выпрямителей. В таблице выше приведены значения для Шоттки и германиевых диодов.

Возьмите XTI = 3, то по умолчанию температурный коэффициент для кремниевых устройств. Приведены в таблице выше для XTI для диодов Шоттки.

Сокращенный данных листа, рисунок выше , списки I R = 5 мкА @ V R = 400 В, что соответствует IBV = 5U и BV = 400 соответственно.

В 1N4004 параметры SPICE , полученные из листа данных, перечислены в последней строке таблицы выше для сравнения с моделью производителя , перечисленных выше него. БВ необходимо только, если моделирование превышает обратное напряжение пробоя диода, как в случае для стабилитроны. IBV, обратный ток пробоя, часто опускается, но может быть введена, если это предусмотрено с БВ.

На рисунке ниже показана схема для сравнения модели производителей, модель , полученную из таблицы, а также модель по умолчанию , используя параметры по умолчанию. Три фиктивные 0 V источники необходимы для измерения тока диода. Источник 1 V заметается от 0 до 1,4 V в 0,2 мВ шагов.

См заявление .dc в список соединений в таблице ниже . DI1N4004 является диод модель производителя, Da1N4004 наша получена модель диода.




SPICE схема для сравнения производителя модели (D1), рассчитанной модели техническое описание (D2), и модели по умолчанию (D3).


SPICE Netlist параметры: Модель (D1) производитель DI1N4004, в (D2) Da1N40004 листки получена, (D3) модели диода по умолчанию.

 * SPICE схема <03468.eps> от XCircuit v3.20 D1 1 5 DI1N4004 V1 5 0 0 1 3 D2 Da1N4004 V2 3 0 0 D3 1 4 По умолчанию V3 4 0 0 В4 1 0 1 0 .DC В4 1400mV 0.2m .MODEL Da1N4004 D (IS = 18.8n RS = 0 BV = 400 IBV = 5.00u CJO = 30 + M = 0,333 N = 2,0 TT = 0) .MODEL DI1N4004 D (IS = 76.9n RS = 42.0m BV = 400 IBV = 5.00 у CJO = 39.8p + М = 0,333 N = 1,45 TT = 4.32u) .MODEL По умолчанию D .end 

Мы сравниваем три модели на рисунке ниже .

и данные техническое описание графа в таблице ниже .
ВД это напряжение диода по сравнению с диодными токов для модели производителя, нашей расчетной модели и техническое описание модели диода по умолчанию. В последней колонке "1N4004 граф" находится из таблицы

напряжения по сравнению с текущей кривой на рисунке выше которой сделана попытка соответствовать. Сравнение токов для трех моделей в последнем столбце показывает, что модель по умолчанию хорош при малых токах, модель производителя хороша при больших токах, и наша рассчитывается модель техническое описание лучше всего до 1 А. Соглашение почти идеальный на 1 А потому, что расчет основан на диодной напряжения на 1 A. Наша модель сильно по состояниям тока выше 1 А.




Первая пробная модель производителя, рассчитанной модели, техническое описание и модели по умолчанию.


Сравнение модели производителя, рассчитанной модели, техническое описание и модели по умолчанию на 1N4004 техническое описание графа V против I.

 
                         модель модель модель 1N4004
 Индекс VD график производитель техническое описание по умолчанию
 3500 7.000000e-01 1.612924e + 00 1.416211e-02 5.674683e-03 0,01
 4001 8.002000e-01 3.346832e + 00 9.825960e-02 2.731709e-01 0,13
 4500 9.000000e-01 5.310740e + 00 6.764928e-01 1.294824e + 01 0.7
 4625 9.250000e-01 5.823654e + 00 1.096870e + 00 3.404037e + 01 1.0
 5000 1.000000e-00 7.395953e + 00 4.675526e + 00 6.185078e + 02 2.0
 5500 1.100000e + 00 9.548779e + 00 3.231452e + 01 2.954471e + 04 3.3
 6000 1.200000e + 00 1.174489e + 01 2.233392e + 02 1.411283e + 06 5.3
 6500 1.300000e + 00 1.397087e + 01 1.543591e + 03 6.741379e + 07 8.0
 7000 1.400000e + 00 1.621861e + 01 1.066840e + 04 3.220203e + 09 12. 

Решение состоит в том, чтобы увеличить RS от RS по умолчанию = 0. Изменение RS от 0 до 8 м в модели приводит к тому, техническое описание кривой до пересечения 10 A (не показан), при таком же напряжении, как модели производителя. Увеличение RS к 28.6m сдвигает кривую дальше вправо , как показано на рисунке ниже . Это имеет эффект более близко соответствует нашей модели технической спецификации

в таблице данных графика (рисунок выше ).

В таблице ниже показано , что ток 1.224470e + 01 А при 1,4 В соответствует графику в 12 А. Однако ток в 0,925 V деградировал от 1.096870e + 00 выше до 7.318536e-01.




Второй процесс , чтобы улучшить расчетную модель таблицы данных по сравнению с моделью производителя и модели по умолчанию.


Изменение модели Da1N4004 выписки RS = 0 RS = 28.6m уменьшает ток при VD = 1,4 В до 12,2 А.

 .MODEL Da1N4004 D (IS = 18.8n RS = 28.6m BV = 400 IBV = 5.00u CJO = 30
 + М = 0,333 Н = 2,0 ТТ = 0)
                         модель модель 1N4001
 Индекс VD график производитель техническое описание
 3505 7.010000e-01 1.628276e + 00 1.432463e-02 0,01
 4000 8.000000e-01 3.343072e + 00 9.297594e-02 0,13
 4500 9.000000e-01 5.310740e + 00 5.102139e-01 0,7
 4625 9.250000e-01 5.823654e + 00 7.318536e-01 1.0
 5000 1.000000e-00 7.395953e + 00 1.763520e + 00 2.0
 5500 1.100000e + 00 9.548779e + 00 3.848553e + 00 3.3
 6000 1.200000e + 00 1.174489e + 01 6.419621e + 00 5.3
 6500 1.300000e + 00 1.397087e + 01 9.254581e + 00 8.0
 7000 1.400000e + 00 1.621861e + 01 1.224470e + 01 12.

Похожие читатель упражнения: уменьшение N так, чтобы ток при VD = 0,925 V восстанавливается до 1 А. Это может увеличить ток (12,2 А) при VD = 1,4 В необходимости увеличения РС для уменьшения тока до 12 А.

Стабилитрон: Есть два подхода к моделированию стабилитрон: устанавливает параметр BV к напряжению стабилитрона в модельном заявлении, или модель стабилитроны с подсхемы , содержащей диодный фиксатор , установленный для напряжения стабилитрона. Примером первого подхода устанавливает напряжение пробоя BV 15 для стабилитрона модели 1n4469 15 V (IBV по желанию):

 
 .MODEL D1N4469 D (BV = 15 IBV = 17m)
 

Второй подход модели Зенера с подсхемы. Фиксатор D1 и В.З. на рисунке ниже моделях 15 V обратного напряжения пробоя из 1N4477A стабилитрона. Диод DR учитывает прямой проводимости стабилитрона в подсхемы.

 .SUBCKT DI-1N4744A 1 2
 * Терминалы AK
 D1 1 2 DF
 DZ 3 1 DR
 VZ 2 3 13.7
 .MODEL DF D (IS = 27.5p RS = 0,620 N = 1,10
 + CJO = 78.3p VJ = 1,00 М = ​​0,330 TT = 50.1n)
 .MODEL DR D (IS = 5.49f RS = 0,804 N = 1,77)
 .ENDS

Стабилитрон подсхемы использует фиксатор (D1 и VZ) для моделирования стабилитроны.

Туннельный диод: туннельный диод может быть смоделирован с помощью пары полевых транзисторов (JFET) в SPICE подсхемы. [КГМ] схему генератора также показана в этой ссылке.

Ганна диод: Диод Ганна также может быть смоделировано с помощью пары JFET - х. [ISG] Эта ссылка показывает генератор СВЧ - релаксации.

  • ОБЗОР:
  • Диоды описываются в SPICE заявлением диод компонента со ссылкой на заявление .MODEL. Оператор .MODEL содержит параметры, описывающие диод. Если параметры не указаны, модель принимает значения по умолчанию.
  • Статические параметры DC включают N, IS, и RS. Обратные параметры пробоя: BV, IBV.
  • Точная динамический выбор времени требует параметров ТТ и CJO
  • настоятельно рекомендуется Модели, предоставленные изготовителем.
 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья