Photodiode
光电二极管，带有入射光通量输入端口。
类型: AcausalElectricPowerSystems.Sensors.Photodiode
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说明
单元 Photodiode 是由一个受控电流源和一个并联的指数二极管组成的光电二极管。受控电流源产生的电流 与光通量密度成正比：
其中
-
- 是产生的电流与入射光通量密度之比。
-
如果*灵敏度参数化*设置为 "为给定的光通量密度指定测量电流"，则程序块通过*测量电流*参数与*光通量密度*参数的比值来计算该变量。
-
如果*灵敏度参数化*设置为 "指定单位通量密度的电流"，则该变量由*设备灵敏度*参数值决定。
-
-
- 是入射光通量密度。
要建立动态响应时间模型，可使用 *参数化*参数将二极管结电容纳入模型。
指数二极管模型提供了二极管电流 和二极管电压 之间的如下关系：
其中
-
- 是电子的基本电荷（1.602176e-19 Kel）；
-
- 玻尔兹曼常数（1.3806503e-23 J/K）；
-
- 发射系数；
-
- 饱和电流，与*暗电流*参数值相对应。
-
- 温度，二极管参数的设置温度，对应于 *测量温度 * 参数值。
当 ( / ) > 80 时，程序块将 替换为 ( / - 79) ，该值对应于 ( / ) = 80 时的二极管电流梯度，并进行线性外推。
当 ( / ) < -79 时，程序块将 替换为 ( / + 80) ，这也对应于梯度，并进行线性外推。典型的电路无法达到如此大的数值。块 Photodiode 提供这种线性外推法，以帮助在仿真过程中求解约束时收敛。
如果*二极管参数化*设置为 "使用暗电流和 N"，则使用*暗电流*和*发射系数*参数指定二极管特性。
如果将*二极管参数化*参数设置为 "使用暗电流加正向偏置 I-V 数据点"，则必须设置*暗电流*参数以及二极管伏安曲线上的电压和电流测量点。程序块根据这些值计算出 ，具体如下：
其中
-
- 对应于参数 正向电压 VF 的值；
-
= / ；
-
- 对应于参数 正向电压 VF 时的电流 IF 值。
指数二极管模型提供了加入结电容的机会：
-
如果将*参数化*参数设置为 "结电容固定或为零"，则电容是固定的。
-
如果将*参数化*参数设置为 "使用参数 CJO、VJ、M 和 FC"，程序块将使用系数 、 、 和 计算结电容，结电容取决于结电压。
-
如果*参数化*参数设置为 "使用 C-V 曲线数据点"，程序块将使用 C-V 电容曲线上的三个电容值估算 、 和 ，并使用这些值和指定值 计算取决于结电压的结电容。该模块计算 、 和 的方法如下：
-
-
-
,
-
其中
-
, , 和 是参数向量 反向偏置电压 [VR1 VR2 VR3] 中的值。
-
和 是参数向量 对应电容 [C1 C2 C3] 中的值。从表格数据中无法可靠估计 ，因此必须使用 电容系数 FC 参数指定其值。如果没有该参数的合适数据，请使用典型值 0.5。
反向偏置电压（数值为正）必须满足 > > 。这意味着电容必须满足 > > ，因为反向偏压会扩大耗尽区，从而减小电容。违反这些不等式会导致误差。电压 和 必须远大于过渡电位差 。电压 必须小于结电势差 ， 的典型值为 0.1 V。
p-n 结特性的电压依赖性是通过结电容的电荷 来定义的：
对于 ：
供 ：
其中
-
是结电容上的电压。
这些公式与 [2] 中的公式相似，只是没有模拟 VJ 和 FC 参数的温度依赖性。 本模型不包括影响高频开关性能的扩散电容项。
该模块 * + Q_j=CJ0⋅((VJ)/(M−1))⋅((1−V/(VJ))^(1−M)−1) * + Q_j=CJ0⋅F_1+((CJ0)/F_2)⋅(F_3⋅(V−FC⋅VJ)+0.5(M/(VJ))⋅(V^2−(FC⋅VJ)^2)) , * * * * xref:fmod-electricity-sensors/photodiode.adoc#book Photodiode 单元还包括许多其他用于模拟二极管伏安特性随温度变化的可能性。由于结电容很小，因此没有对其温度依赖性进行建模。
变量
要在模拟前为程序块变量设置优先级和初始目标值，请使用程序块对话框中的*初始目标*部分。
| 为满足所有初始条件，请勿将初始变量值的优先级设置为 "高"，以免超过方程中微分变量的总数。 |
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如果在*结电容*部分将*参数化*设置为 "固定或零结电容"，并将*结电容*设置为 "0"，则块方程中微分变量的总数将为零。请勿将*初始目标*部分中变量的优先级设置为 "高"。
-
如果在*接面电容*部分将*参数化*设置为 "固定或零接面电容"，且*接面电容*设置为非零值，则模块方程中的微分变量总数等于 1。在*初始目标*下为不超过一个变量设置优先级为 "高"。
-
如果在*连接电容*部分将*参数化*设置为 "使用 C-V 曲线数据点 "或 "使用参数 Cj0、VJ、M 和 FC"，则块方程中的微分变量总数为一个。在*初始目标*中为不超过一个变量设置优先级为 "高"。
假设和限制
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通过将*二极管参数化*设置为 "使用暗电流加正向偏置 I-V 曲线数据点"，可以设置一个接近二极管导通电压的电压。通常，该值范围在 0.05 至 1 伏特之间。使用超出此范围的值会导致评估结果不佳 。
-
您可能需要使用非零值的欧姆电阻和结电容，以避免数值建模出现问题，但如果这些值为零，仿真可能会运行得更快。
参数
主要参数
启用热敏端口 - 启用热敏端口
已禁用（默认） | 已启用
选中后，将显示 H 热敏端口，可将光电二极管连接到热网络。
灵敏度参数化 - 灵敏度参数化
指定给定通量密度下的测量电流（默认）` | 指定单位通量密度下的电流`。
选择下列灵敏度参数化方法之一：
-
为给定的磁通密度指定测量电流` - 指定测量电流和相应的磁通密度。这是默认方法。
-
指定单位磁通密度的电流"- 手动指定设备的灵敏度。
*测量电流 - 指定测量电流
25 uA（默认值）` | `标量'。
单位中用于计算设备灵敏度的电流。
依赖关系
只有当*灵敏度参数化*参数设置为 "为给定磁通密度指定测量电流 "时，该参数才可见。
光通量密度 - 光通量密度
5 W/m^2（默认值） | `scalar
用于计算设备灵敏度的光通量密度。
依赖关系
只有当*灵敏度参数化*参数设置为 "为给定光通密度指定测量电流 "时，该参数才可见。
设备灵敏度 - 设备灵敏度
5e-06 m^2*A/W（默认）` | `标量
单位光通密度的电流。
依赖关系
该参数只有在*灵敏度参数化*设置为 "指定单位光通密度电流 "时才可见。
二极管参数化 - 二极管参数化
使用暗电流和正向偏置 I-V 数据点（默认）` | `使用暗电流和 N
选择以下一种二极管模型参数化方法：
-
使用暗电流和正向偏置 I-V 数据点"- 指定无光通量时的电流和二极管伏安曲线上的一个点。这是默认方法。
-
使用暗电流和 N` - 指定无光电流和发射因子。
电流 I1 - 正向偏置点的电流
0.1 A（默认值）` | 标量
二极管伏安曲线上正向偏置点的电流，用于计算 和 。
依赖关系
该参数只有在*二极管参数化*设置为 "使用暗电流和正向偏置 I-V 数据点 "时才可见。
电压 V1 - 正向偏置 I-V 数据点电压
1.3 V（默认值）` | 标量
二极管伏安曲线上正向偏置点的相应电压，该数据块用于计算 和 。
依赖关系
该参数只有在*二极管参数化*设置为 "使用暗电流加正向偏置 I-V 数据点 "时才可见。
*暗电流*是指没有光通量时的电流。
5e-9A（默认值）"。
二极管不发光时的电流。
发射系数，N - 发射系数
3（默认值）` | `标量'。
二极管发射系数或理想度系数。
依赖关系
该参数只有在*二极管参数化*设置为 "使用暗电流和 N "时才可见。
电阻，RS - 二极管的串联电阻
0.1欧姆（默认值）` | "标量"。
与二极管串联的电阻。
测量温度 - 测量温度
25摄氏度（默认）`标度
在无光通量情况下测量伏安特性曲线或电流时的温度。
结电容
参数化 - 结电容参数化
固定或零结电容（默认）` | 使用 C-V 曲线数据点 | `使用参数 CJ0、VJ、M 和 FC
从以下选项中选择一个进行结电容建模：
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固定结电容或零结电容` - 将结电容建模为固定值。
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使用 C-V 曲线数据点"- 指定二极管 C-V 曲线三个点的测量数据。
-
使用参数 CJ0、VJ、M 和 FC` - 指定零结电容、结接触电位差、过渡平滑系数和正向偏置势垒电容的非线性系数。
*结电容*为结电容
60 pF（默认值）` | 标量
结电容的固定值。
依赖关系
只有当*参数化*参数设置为 "结电容固定值或零 "时，该参数才可见。
零偏压结电容，CJ0 - 零偏压时的结电容
60 pF（默认值）` | `标量'。
与指数二极管平行的电容值。
依赖关系
该参数只有在*参数化*设置为 "使用参数 CJ0、VJ、M 和 FC "时才可见。
反向偏置电压 [VR1 VR2 VR3] - 反向偏置电压
[ 0.1 10 100 ] V（默认） | 矢量。
二极管 C-V 曲线上三点的反向偏置电压值矢量，该模块用于计算 , 和 。
依赖关系
该参数只有在 *参数化*参数设置为 "使用 C-V 曲线数据点 "时才可见。
对应电容 [C1 C2 C3] - 与反向偏置电压相对应的电容
[ 45 3 6 ] pF（默认） | 矢量。
二极管 C-V 曲线上三点的电容值矢量，该模块用于计算 , 和 。
依赖关系
该参数只有在*参数化*参数设置为 "使用 C-V 曲线数据点 "时才可见。
连接电位，VJ - 过渡的接触电位差
1 V（默认值）` | `标量'。
过渡的接触电位差。
依赖关系
该参数只有在*参数化*参数设置为 "使用参数 CJ0、VJ、M 和 FC "时才可见。
分级系数，M - 平滑过渡系数
0.5（默认值）"|"标量"。
平滑过渡系数。
依赖关系
该参数只有在*参数化*设置为 "使用参数 CJ0、VJ、M 和 FC "时才可见。
电容系数，FC - 正向偏置结势垒电容的非线性系数
0.5（默认值） | `标量
该系数用于量化施加电压时放电电容的减小。
依赖关系
该参数只有在*参数化*设置为 "使用 C-V 曲线数据点 "或 "使用参数 CJ0、VJ、M 和 FC "时才可见。
温度相关性
参数化 - 温度相关性参数化
None—使用参数测量温度下的特性（默认）` |Use an I-V data point at second measurement temperature |Specify saturation current at second measurement temperature |Specify energy gap, EG
选择下列方法之一，对温度相关性进行参数化：
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无—使用参数测量温度下的特性`--不对温度相关性建模，或在测量温度下计算模型 （在*主*选项卡上的*测量温度*参数中指定）。这是默认方法。
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使用第二测量温度下的 I-V 数据点"- 选择此选项时，必须指定第二测量温度 以及该温度下的电流和电压值。模型将使用这些值以及第一次测量温度 下的参数值来计算禁区宽度值。
-
指定第二次测量温度下的饱和电流"- 选择此值时，必须指定第二次测量的温度 以及该温度下的饱和电流值。模型将这些值与第一次测量温度下的参数值 一起用于计算禁区宽度值。
-
指定能隙，EG` - 手动指定禁区宽度值。
第二次测量温度下的电流 I1 - 第二次测量温度下的电流 I1
0.07 A（默认）` | `标量'。
指定第二次测量温度下电压 时二极管电流 的值。
依赖关系
该参数只有在*参数化*设置为 "使用第二测量温度下的 I-V 数据点 "时才可见。
第二次测量温度下的 V1 电压 - 第二次测量温度下的 V1 电压
1.3 V（默认值）` | 标量
指定第二次测量温度下电流 时二极管 上的电压值。
依赖关系
该参数只有在 参数化 设置为 "使用第二测量温度下的 I-V 数据点 "时才可见。
第二次测量温度 - 第二次测量温度下的饱和电流 IS
2.5e-7 A（默认值） | 标量
指定第二次测量温度下的饱和电流值 。
依赖关系
该参数只有在 参数化 设置为 "指定第二测量温度下的饱和电流 "时才可见。
第二次测量温度 - 第二次测量温度
125 摄氏度（默认值）` | 标量
指定第二次测量温度的值。
依赖关系
该参数只有在*参数化*设置为 "+使用第二测量温度下的 I-V 数据点 "或 "+指定第二测量温度下的饱和电流 "时才可见。
能量隙参数化 - 禁区宽度参数化
使用硅的标称值（EG=1.11eV）（默认）` | | | | | | | |使用 4H-SiC 碳化硅的标称值（EG=3.23eV）` | | | | | |使用 6H-SiC 碳化硅的标称值（EG=3.00eV）` | | | | | | |使用锗的标称值（EG=0.67eV)` | 使用砷化镓的标称值 (EG=1.43eV) | 使用硒的标称值 (EG=1.74eV) | 使用肖特基势垒二极管的标称值 (EG=0.69eV) | `指定自定义值
从预定义选项列表中选择禁区宽度值或指定自定义值：
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使用硅的标称值 (EG=1.11eV)` 为默认值。
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使用 4H-SiC 碳化硅的标称值（EG=3.23eV）"为默认值。
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使用 6H-SiC 碳化硅的标称值（EG=3.00eV）"。
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使用锗的标称值 (EG=0.67eV)`.
-
使用砷化镓的标称值（EG=1.43eV）。
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使用硒的标称值（EG=1.74eV）` 砷化镓的标称值（EG=1.43eV
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使用肖特基势垒二极管的标称值 (EG=0.69eV)` 指定自定义值
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指定自定义值` - 如果选择此值，能量隙 EG 参数将出现在对话框中，以便您为 指定自定义值。
依赖关系
该参数只有在*参数化*参数设置为 "指定能隙 EG "时才可见。
能隙 EG - 禁区宽度
1.11eV（默认值）"。
为禁区宽度指定一个自定义值， 。
依赖关系
该参数只有在 * 能量间隙参数化 * 设置为 "指定自定义值 "时才可见。
饱和电流温度指数参数化 - 饱和电流温度指数参数化
使用 pn 结二极管的标称值 (XTI=3)（默认）` | 使用肖特基势垒二极管的标称值 (XTI=2)` | 指定自定义值`。
选择以下选项之一来设置饱和电流温度值：
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使用 pn 结二极管 (XTI=3) 的标称值 "为默认值。
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使用肖特基势垒二极管的标称值 (XTI=2)。
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指定自定义值"- 如果选择此值，饱和电流温度指数 XTI 参数将出现在对话框中，以便为 指定自定义值。
饱和电流温度指数，XTI - 饱和电流温度指数
3（默认值）` | `标量
为饱和电流温度指数指定一个自定义值， 。
依赖关系
该参数只有在*饱和电流温度指数参数化*设置为 "指定自定义值 "时才可见。
设备模拟温度 - 设备模拟温度
25摄氏度（默认）` | 标量
指定设备模拟温度值 。