二极管（高级）

具有分段线性VAC的二极管的模型与模型类似 二极管，增加了固定结容量和考虑电荷动态的能力。 如果二极管上的正向电压超过参数中指定的值 正向电压 ，那么二极管的行为就像一个线性电阻与参数中指定的电阻 电阻 . 否则，二极管的行为就像一个线性电阻，具有参数中指定的低电导率 关闭电导 . 在零电压下，零电流流过二极管。

指数VAC是二极管电流之间的以下关系 和二极管上的电压 :

，当 ,

，当 ,

哪里

何时 ，块替换 上 ，其对应于二极管电流的梯度在 并且是线性外推的。

何时 块替换 上 ，其也对应于梯度并且线性外推。

传统的电路不能达到这样的极端值. 该块提供了这种线性外推，以促进在仿真过程中求解约束时的收敛。

如果为参数 参数化 选择一个值 使用参数 IS 和 N，则二极管被设置为参数 饱和电流，IS 和 发射系数，N .

如果为参数 参数化 选择 使用两个 I-V 曲线数据点，然后设置二极管VAC上电压和电流的两个测量点，块确定值 和 . 同时计算 和 如下:

,

,

哪里

如果为参数 参数化 选择 使用 I-V 数据点和 IS，则块计算 如下:

.

如果为参数 参数化 选择 使用一个 I-V 数据点和 N，则块计算 如下:

.

要模拟具有表格VAC的二极管，请设置参数 二极管型号 意义 表列 I-V 曲线. 该图显示了一个表格式VAC二极管选项的实现。:

如果选中该复选框 齐纳二极管型号 ，那么也可以模拟表格式VAC进行反向位移。

如果未选中复选框 齐纳二极管型号 ，然后该块使用该参数模拟用于反向偏置的特性 关闭电导 :

如果在单元中使用一个热端口，那么只有在参数下才能对结容量进行建模 保真度 值设置 包括电容和电荷动态.

有三种方法可以启用过渡容量建模:

哪里

反向偏置电压（定义为正值）必须满足条件 . 这意味着容量必须满足条件 ，由于反向偏压扩大了耗尽区，因此，降低了容量。 违反这些不平等会导致错误。 电压；电压 和 必须从过渡电位中充分去除 . 电压；电压 应该有更少的过渡潜力 ，具有典型值 作曲 0.1 V.

依赖于电压的结电容是根据电容器电荷积累来确定的 如何:

哪里

这些方程类似于[2]中给出的方程，不同之处在于 和 它不是建模的。

如果在单元中使用一个热端口，那么只有在参数下才能对结容量进行建模 保真度 值设置 包括电容和电荷动态.

对于开关电路二极管等应用，模拟二极管的电荷动态可能很重要。 当反向电压施加到直接输入二极管时，电荷需要时间消散，因此二极管关闭。 关闭二极管所需的时间主要由飞行时间参数决定。 二极管关闭后，剩余的电荷被耗散，这个过程的速度由载流子的寿命决定。

为了解释这些影响，该块使用Lauritzen和Ma模型[3]。 下面给出了定义方程:

, (1)

, (2)

, (3)

哪里

该图显示了二极管的典型反向电流特性。

哪里

二极管的技术规格显示了初始正向电流的峰值反向电流值和恒定的电流变化率。 数据手册还可以指定反向恢复和完全充电恢复时间的值。

区块如何计算 和

块计算飞行时间, ，以及承运人的寿命, ，基于为*Charge Dynamics*参数输入的值。 该块使用 和 来求解电荷动力学方程（1），（2）和（3）。

在反向模式下的初始电流下降期间，二极管保持导通状态，电流变化率由外部测试电路确定。

首先，该块使用公式(1)来执行此计算:

. (4)

然后将公式(4)代入公式(2):

. (5)

然后方程(5)被求解为 :

, (6)

哪里 -一个恒定值。

何时 , 和 因为系统处于稳定状态。

将这些关系代入方程（6）并求解，我们得到 .

因此,

. (7)

在某个时刻 电流等于 ，以及焊料电荷 等于零。 块将这些值代入公式(1)。

. (8)

块表示 从等式(8)并将结果代入等式(7)。

. (9)

然后块表示时间 通过 , 和 .

. (10)

考虑二极管恢复过程，即当 . 二极管反向偏置，结电流和电荷实际上为零。

电流由等式确定:

, (11)

哪里

. (12)

现在该块将等式（12）中的表达式与反向恢复的时间相关联 .

何时 电流是 .

因此

(13)

和

. (14)

该块使用公式（9）和（14）来计算值 和 . 在计算中使用迭代方案，因为在等式(9)中存在指数项。

直接指令的替代方案

此外，该块允许您设置反向恢复的时间。 直接，它支持三种替代参数化。 块可以定义 从任何参数:

反向恢复时间的拉伸系数之间的关系 和 由方程表示

.

反向恢复时间应长于 . 其典型值为 .

因此，典型值为 同样 3. 意义 应该还有更多 1.

反向恢复费用 -这是反向电流从电流变为负值到反向下降到零这段时间内的积分。

时刻的初始充电 由下式表示:

. (15)

积分方程(11)给出了时间点之间的电荷 和 资讯. 此电荷等于 .

因此，反向还原的总电荷由等式确定

. (16)

重新排列方程16以求解 并将结果代入公式14给出了表达式 在价值观中 :

.

或者，块计算 利用反向恢复的能量 . 该公式定义了二极管两端的电压曲线。:

, (17)

哪里 二极管的最大反向电压。

如果 ，这是反向恢复测试电路的常见条件，该单元计算二极管的最大反向电压为:

.

由于下降时间很小，该模块假定二极管电流降是线性的。:

. (18)

然后将等式(18)代入等式(5):

. (19)

为了获得总累积电荷，方程（19）被求解:

, (20),

哪里 -电流梯度。

何时 ，则返回电流峰值为:

. (21)

现在块将等式(21)代入等式(20):

通行证：q[<br>] 通行证：q[<br>] . (22)

最后，该块求解方程(22)以获得反向恢复能量:

通行证：q[<br>] 通行证：q[<br>] . (23)

默认情况下，块 二极管（高级） 对温度的依赖性不建模，并且设备在为其设置块参数的温度下建模。 指数VAC二极管包含多个选项，用于模拟仿真过程中二极管电流和电压对温度的依赖性。 结电容的温度依赖性没有建模，因为其影响要小得多。

当温度依赖性导通时，二极管的确定方程保持不变。 测量温度值 ，由模拟温度代替 . 饱和电流, ，根据以下等式变为温度的函数:

,

哪里

相关价值 和 它们取决于二极管的类型和所使用的半导体材料。 特定类型的材料和二极管的默认值反映了温度变化时的近似行为。 该部分显示了常见类型二极管的默认值。

在实践中，需要设置这些值来模拟特定二极管的确切行为。 和 . 一些制造商在其技术数据表中注明了这些配置的值，您可以在其中查看相应的值。 否则，可以确定改进的估计值 在数据手册中使用温度较高的特定电流-电压数据点。 为此，块提供了参数化的可能性。 它还允许您在更高的温度下直接设置饱和电流。 .

注意：设备的温度状态也取决于排放系数。 发射系数的一个不正确的值可以给一个不正确的温度依赖性，因为饱和电流取决于比 和 .

如果最终反向击穿电压被设置 ，逆的值 由反向击穿的温度系数调制 （使用参数设置 反向击穿电压温度系数 dBV/dT):

. (24)

您可以使用完美的开关选项与块的开关电路。:

这些模块中的二极管可以在内部建模，也可以使用单独的模块。 二极管（高级） .

要使用完美切换选项，请设置参数 保真度 意义 理想开关.

反向恢复损耗是二极管热损耗的主要来源之一。 二极管在每次关断时耗散能量，从导电状态切换到开路状态。

与完善的开关，单位不使用物理充电模型。 块表示在反向恢复期间由电荷产生的损失作为即时损失。

该单元通过将转变温度提高等于反向恢复损失除以转变的总热容量的量来施加反向恢复损失。

如果为参数 反向恢复损失模型 值设置 表列损耗，参数的值 反向恢复损耗表，Erec（Tj，If） 将耗散能量定义为紧接在开关事件之前的结温和正向电流的函数。 关断电压线性比例的损失相对于 测量恢复损失时的关断电压，Vrec . 该表使用电流和电压的延迟值。 要在搜索表中使用接近瞬时的值，请设置参数 电压和电流值的滤波时间常数 值小于最快切换周期。

如果为参数 反向恢复损失模型 值设置 固定损失，参数的值 反向恢复损失 确定每个关断事件期间耗散的能量。 如果选择一个选项 反向恢复损耗与电流和电压的比例 ，然后该块相对于导通电流和关断电压线性地缩放该损耗值。 要使用接近瞬时值的缩放值，请设置 电压和电流值的滤波时间常数 通过小于最快切换周期的值。

热端口可用于模拟产生的热量和设备温度的影响。:

要模拟正向和反向偏置方向上的齐纳二极管（半导体齐纳二极管），请选中该框 齐纳二极管型号 并为参数指定最终值 反向击穿电压 .

选择此选项时，您可以通过指定参数值来模拟二极管块的反向VAC。 反向电压，Vr(Tj,Ir) , 反向电流，Ir(Tj,Vr) , 反向电压，Vr 和 反向电流，Ir .