Диод
Схема замещения полупроводникового диода (рис. 4.1) состоит из идеального диода, изображенного в виде нелинейного зависимого источника тока I(V), емкости p–n-перехода C и объемного сопротивления RS [1, 33]. Параметры математической модели диода (см. разд. 3.2.6) приведены в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Имя параметра | Параметр | Значение по умолчанию | Единица измерения | ||||
IS | Ток насыщения при температуре 27![]() | 10![]() | А | ||||
RS | Объемное сопротивление | 0 | Ом | ||||
N | Коэффициент инжекции | 1 | |||||
ISR | Параметр тока рекомбинации | 0 | А | ||||
NR | Коэффициент эмиссии для тока ISR | 2 | |||||
IKF | Предельный ток при высоком уровне инжекции | ![]() | А | ||||
TT | Время переноса заряда | 0 | с | ||||
CJO | Барьерная емкость при нулевом смещении | 0 | Ф | ||||
VJ | Контактная разность потенциалов | 1 | В | ||||
M | Коэффициент лавинного умножения | 0,5 | |||||
EG | Ширина запрещенной зоны | 1,11 | эВ | ||||
FC | Коэффициент нелинейности барьерной емкости прямосмещенного перехода | 0,5 | |||||
BV | Обратное напряжение пробоя (положительная величина) | ![]() | В | ||||
IBV | Начальный ток пробоя, соответствующий напряжению BV (положительная величина) | 10![]() | А | ||||
NBV | Коэффициент неидеальности на участке пробоя | 1 | |||||
IBVL | Начальный ток пробоя низкого уровня | 0 | А | ||||
NBVL | Коэффициент неидеальности на участке пробоя низкого уровня | 1 | |||||
XTI | Температурный коэффициент тока насыщения | 3 | |||||
TIKF | Линейный температурный коэффициент IKF | 0 | ![]() ![]() | ||||
TBV1 | Линейный температурный коэффициент BV | 0 | ![]() ![]() | ||||
TBV2 | Квадратичный температурный коэффициент BV | 0 | ![]() ![]() | ||||
TRS1 | Линейный температурный коэффициент RS | 0 | ![]() ![]() | ||||
TRS2 | Квадратичный температурный коэффициент RS | 0 | ![]() ![]() | ||||
KF | Коэффициент фликкер-шума | 0 | |||||
AF | Показатель степени в формуле фликкер-шума | 1 | |||||
T_MEASURD | Температура измерений | ![]() | |||||
T_ABS | Абсолютная температура | ![]() | |||||
T_REL_GLOBAL | Относительная температура | ![]() | |||||
T_REL_LOCL | Разность между температурой диода и модели-прототипа | ![]() |
![]() Рис. 4.2. ВАХ идеального диода |
![]() Рис. 4.1. Нелинейная модель полупроводникового диода |

Зависимость

аппроксимирует ВАХ диода при положительном напряжении на переходе V. Здесь





Ток диода при отрицательном напряжении на переходе


где






– абсолютная температура p–n-перехода. Вид ВАХ диода показан на рис. 4.2.
Емкость перехода C
равна

где




Линеаризованная схема замещения диода. Схема приведена на рис. 4.3, а. Ее можно дополнить источниками шумовых токов, как показано на рис. 4.3, б. В диоде имеются следующие источники шума: объемное сопротивление RS, характеризующееся тепловым током




– текущая частота.
![]() Рис. 4.3. Линеаризованная схема замещения диода (а) с включением источников внутреннего шума (б) |
IS(T) = IS·exp{EG(T)/[N·Vt(T)]T/Tnom–1)}(T/Tnom)

ISR(T)=ISR·exp{EG(T)/[N·Vt(T)](T/Tnom–1)}(T/Tnom)

IKF(T)=IKF [1+TIKF (T–Tnom)];
BV(T)=BV [1+TBV1(T–Tnom)+TBV2(T–Tnom)

RS(T)=RS [1+TRS1(T–Tnom)+TRS2(T–Tnom)

VJ(T) = VJ·T/Tnom–3Vt(T)ln(T/Tnom) –EG(Tnom)T/Tnom+EG(T);
CJO(T)= CJO{1+M[0,0004 (T–Tnom)+1–VJ(T)/VJ]};
KF(T) = KF·VJ(T)/VJ, AF(T) = AF·VJ(T)/VJ;
EG(T) = EGo –
aT

где EG(Tnom) - ширина запрещенной зоны при номинальной температуре (1,11 эВ для кремния; 0,67 эВ для германия; 0,69 эВ для диодов с барьером Шотки при температуре 27


Приведенные выше выражения описывают диоды с p–n-переходом, включая и стабилитроны. Диоды с барьером Шотки также характеризуются этими зависимостями, но они обладают пренебрежимо малым временем переноса TT~0 и более чем на два порядка большими значениями тока диода I
[33]. При этом ток насыщения определяется зависимостью IS = = K·T·exp(-


Скалярный множитель Area. Указываемый при включении диода в схему (разд. 3.2.6), он позволяет в программе PSpice определить эквивалентный диод, характеризующий параллельное включение нескольких одинаковых приборов или прибор, занимающий большую площадь. С его помощью изменяются значения параметров IS, IRS, IBV, IBVL, RS и CJO
IS=IS·Area, ISR=ISR·Area, IBV=IBV·Area, IBVL=IBVL·Area, RS=RS/Area, CJO=CJO·Area.
По умолчанию скалярный множитель Area=1.
В качестве примера приведем описание параметров модели диода Д104А
.model D104A D (IS=5.81e-12 RS=8.1 N=1.15 TT=8.28nS
+ CJO=41.2pF VJ=0.71 M=0.33 FC=0.5 EG=1.11 XTI=3)