原创 SPICE的器件模型是怎样构建?(二极管示例)

2021-4-2 15:20 419 3 3 分类: EDA/ IP/ 设计与制造

SPICE器件模型:二极管的工作原理

下面以二极管为例介绍一下SPICE的器件模型是怎样构建的。为此先来回顾一下二极管的工作原理。这里会出现半导体的理论,重点在于器件模型是由哪些参数组成的,理论本身不理解也没有关系。

下图表示硅二极管的基本工作原理。当给二极管施加偏置时,耗尽层内的电场作用减弱,发生载流子扩散并且流过电流。另外,二极管的正向电流Id和耗尽层电容Cj可通过以下公式来表示。

二极管的参数

下图是二极管的等效电路。电路中包括正向电流IF(前面公式中的Id)、耗尽层电容Cj以及寄生电阻分量RS。在前面的公式中代入二极管的参数(参见表格),得到如下模型公式。

模型公式基本上与半导体的理论公式相同。在器件模型中设置这些参数值。

SPICE器件模型:二极管的器件模型示例

下面是二极管的实际器件模型。这是由ROHM提供的。

其中包括描述规则的明细,以星号“*”开头的是注释。模型的简要说明等可以是任意说明。在该例中,从“MODEL”开始是实际的内容。以“+”开始的行是设置参数值的。请比较一下器件模型的描述和参数表。参数的设置如果是默认值即可时,没有必要描述。


SPICE器件模型:二极管示例 其2

继上一篇文章“其1”之后,本文将继续以二极管的SPICE器件模型为例,来介绍器件模型。

SPICE器件模型:二极管器件模型的参数调整

器件模型是要设置参数的,所以可以很容易想象如果改写所描述的设置值,其结果会反映在仿真结果中。下面是此前提到的二极管器件模型的VF调整示例。

要调整二极管的VF,需要更改IS值(饱和电流)。IF=IS*exp(Vd/(N*Vt)-1) 这是在“其1”中给出的IF公式,从公式可以看出,IS的增减与IF成正比。曲线图是将IS值调整为10倍和1/10后的IF-VF特性仿真结果。VF=0.7V的IF是10倍和1/10的值。

要想很好地理解参数和二极管特性之间的关系,需要先了解模型公式和参数。

SPICE器件模型的局限

器件模型基本上表现出来的是模型理论公式的特性。所以,理论公式中无法完全表达出来的特性不会反映在仿真结果中。需要先认清这点再来解释仿真结果。

这个曲线图是不同于刚才的二极管的IF-VF特性。左侧是技术规格书中给出的实际二极管的代表特性,右侧是这个二极管的器件模型仿真结果。

比较一下IF-VF特性的线性度,可以看出仿真结果是基于理论公式的结果。


来源:techclass.rohm

文章评论0条评论)

登录后参与讨论
相关推荐阅读
techff 2021-04-16 15:27
RC缓冲电路(开关电源的降噪对策)
作为开关电源的降噪对策,此前探讨了使用电容器和电感的方法特点和注意事项,还有其他一些降噪的对策方法。下面介绍其中经常用到的RC缓冲电路。 RC缓冲电路 为了降低开关节点产生的尖峰电压,可考虑增加R...
techff 2021-04-16 15:19
使用电感降低开关电源噪声
什么是电感的频率特性 在进入具体的电感降噪对策解说之前,先来简单回顾一下电感的频率特性。 首先,电感(线圈)具有以下基本特性,称之为“电感的感性电抗”  ①直流基本上直接流过。  ②对于交流,...
techff 2021-04-16 15:01
如何使用电容来降低开关电源噪声
开关电源输入用共模滤波器中包括电容器、电感、铁氧体磁珠和电阻等部件。接下来将对其中使用电容和电感降噪的对策进行介绍,这也可以称为“噪声对策的基础”。在这里使用简单的四元件模型。如果要进一步表达高频谐振...
techff 2021-04-16 14:48
开关电源的输入滤波器(共模、差模)
开关电源的输入滤波器 开关电源的输入滤波器是针对共模噪声和差模噪声,分别采用适合不同噪声特性的滤波器。 差模滤波器 共模滤波器采用电容器、电感、铁氧体磁珠和电阻等。图例中是使用了LC的π型滤...
techff 2021-04-09 11:00
空调电流连续模式(CCM)PFC电路示例
本文将介绍在空调中的案例。近年来,随着表示全年能效比的APF(Annual Performance Factor)在行业中引入实施,提高空调等家电的效率已成为重要课题之一。 空调用电流连续模式PFC电...
techff 2021-04-09 10:55
LED照明电路案例 PFC(BCM)+DC/DC
从本文开始将介绍在具体应用中效率等的改善案例。 LED照明电路(临界模式PFC+DC/DC):利用MOSFET提升效率并降低噪声的案例 下面的电路摘自实际LED照明电路的相关部分。该LED驱动电路...
广告
我要评论
0
3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
广告
关闭 热点推荐上一条 /5 下一条