Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лекции / ЛЕКЦИЯ11_09

.pdf
Скачиваний:
22
Добавлен:
15.06.2014
Размер:
270.85 Кб
Скачать

сунок 11.20) с введением характеристик дифференциальных сопротивленийна

участке прямого тока rпр и обратного тока (rобр).

UC

Рисунок 11.20 – Кусочно-линейная аппроксимация ВАХ p-n-перехода

Линеаризованная модель р-n-перехода может быть получена путем диффе-

ренцирования уравнения ВАХ относительно некоторого режима покоя UРТ, IРТ.

Применив выражение для ВАХ в виде):

æ

U

 

 

ö

 

ç

 

 

 

÷

 

mj

 

- 1

,

I = I S çe

 

T

÷

ç

 

 

 

÷

 

è

 

 

 

ø

 

(IS – обратный ток насыщения, а m – коэффициент, зависящий от материала – для кремния равен m = 2), можно получить:

 

1

 

U

 

 

I + I S

 

dI =

I S e

mj

T dU =

dU .

mjT

 

mjT

 

 

 

 

 

 

Параметром линеаризованной модели является дифференциальное сопро-

тивление р-n-перехода:

r = dU dI

=

mjT

.

I РТ + I S

U =U РТ

 

I =IРТ

 

 

При больших прямых токах IРТ >> IS имеем:

rПР » mjT .

I РТ

При обратном включении, когда IРТ = –I0,

rОБР =

mjT

.

I S - I0

 

 

Программный пакет для анализа электрических цепейMicroCAP фирмы

Spectrum Software по своим функциональным возможностям находится между про-

фессиональными программами моделирования аналого-цифровых устройств и

более дешёвыми вариантами с ограниченными возможностями. В учебном плане эффективен при освоении основ электротехники и схемотехники, элементной базы.

Для изучения узлов на нелинейных элементах необходимо иметь представление о физических процессах в полупроводниковом диоде моделии диода. Описание ВАХ диода в модели этого пакета выполняется согласно системе уравнений:

ì

 

 

 

u

+

 

 

u +U

0

,

u £ -U0 ;

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

R

 

 

ï

 

 

 

ОБР

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

ï

 

 

 

u

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

IS [ ejТ - 1], - uZ < u < UC ;

i = í

 

 

 

 

+

 

RОБР

ï

 

 

 

 

u -U

 

 

 

 

 

ï

 

u

 

+ IC +

 

C

,

u ³ UC .

ï

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

r

f

 

ï ОБР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

î

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

()

()

()

Здесь jТ = kT/qе = 26 мВ при Т = 300 К тепловой потенциал p-n-перехода;

k = 1,38×10–23 Дж/К постоянная Больцмана; qe = 1,6×10–19 Кл;

uZ зенеровское напряжение;

rf – минимальное дифференциальное сопротивление перехода при напряжении на нём максимально допустимом .

Ток насыщения (обратный) IS определяется при конкретной температуре Т

по выражению:

 

 

T

3

 

é

-WЗ

(1 / T )-(1 / T300 )ù

 

 

 

æ

ö

 

ê

 

ú

 

 

 

 

k

 

 

I s

ç

÷

e

ë

 

û

,

()

 

 

= I 0 ç

 

÷

 

 

 

 

 

è T300

ø

 

 

 

 

 

 

 

где I0 ток насыщения (обратный) при температуре 300 К;

WЗ ширина запрещённой зоны (для кремния – 1,11 эВ, германия – 0,67 эВ

и диодов с барьером Шотки 0,69 эВ);

UС максимальное напряжение на переходе диода на прямой ветви(при

минимальном дифференциальном сопротивлении rf);

IС ток диода при напряжении на нём UС.

Величины UС и IС связаны следующими выражениями:

 

Uc = jт × ln[jт / (rf Is)] ;

()

IС = IS[exp(UC/jT) – 1].

()

Основные параметры модели диода в MicroCAP приведены в таблице 11.1.

Таблица 11.1 – Основные параметры математической модели диода

Имя па-

Параметр

Значение по

раметра

 

умолчанию

 

 

 

LEVEL

Формат модели, описывающей диод (1: Stan-

1

 

dard SPICE; 2: PSpice; 4: Juncap; 200: Jun-

 

 

cap 2.

 

 

Juncap – для описания характеристик диодов,

 

 

сформированных источниками, каналами,

 

 

или в объёме МОП-устройств).

 

IS

Ток насыщения при температуре 27 оС, А

10–14

RS

Объёмное сопротивление, Ом

0

 

 

 

ТТ

Время переноса заряда, с

0

 

 

 

CJ0

Барьерная ёмкость при нулевом смещении, Ф

0

 

 

 

VJ

Контактная разность потенциалов, В

1

 

 

 

М

Коэффициент лавинного умножения

0,5

 

 

 

EG

Ширина запрещённой зоны, эВ

1,11

 

 

 

FC

Коэффициент нелинейности барьерной ёмко-

0,5

 

сти прямосмещённого перехода

 

 

 

 

BV

Обратное напряжение пробоя (положитель-

¥

 

ная величина), В

 

 

 

 

IBV

Начальный ток пробоя, соответствующий на-

10–10

 

пряжению BV (положительная величина), А

 

 

 

 

1 Бородин Б.А., Дроневич В.М., Егорова Р.В. и др. Справочник по полупроводниковым диодам / Под ред. И.Ф. Николаевского. – М.: Связь, 1979. – 432 с.

2

Соседние файлы в папке Лекции