二极管（高级）

具有片线性 BAC 的二极管模型与*二极管* 相似，只是增加了一个固定结电容，并能考虑电荷动态。如果二极管两端的正向电压超过 正向电压 中指定的值，则二极管的行为类似于线性电阻器，其电阻值在 电阻 中指定。否则，二极管的行为就像线性电阻器，具有参数 关闭电导 中规定的小电导。在零电压时，流过二极管的电流为零。

指数型 EAC 是二极管电流 与二极管电压 之间的以下关系：

、

, 在 、

其中

当 时，程序块将 替换为 ，这与 时的二极管电流梯度相对应，并进行线性外推。

当 时，程序块将 替换为 ，这也与梯度相对应，并进行线性外推。

传统电路无法达到这样的极值。程序块提供这种线性外推法是为了在建模过程中求解约束条件时便于收敛。

如果参数 参数化 选为 使用参数 IS 和 N，则二极管指定为参数 饱和电流，IS 和 发射系数，N 。

如果参数 参数化 设置为 `使用两个 I-V 曲线数据点`则设置二极管 VAC 上的两个电压和电流测量点，并由程序块确定 和 的值。计算 和 的方法如下：

,

,

其中

如果参数 参数化 被选中 使用 I-V 数据点和 IS，程序块计算 的方法如下：

.

如果 参数化 设置为 使用一个 I-V 数据点和 N，程序块计算 的方法如下：

.

要模拟带表 BAC 的二极管，请将 二极管型号 设为 表列 I-V 曲线.该图显示了带表 BAC 的二极管变体的实现情况：

您只需提供正向偏压的表格数据。程序块使用修正的阿基姆插值法查找中间值。如果电压或电流超出表格数据的范围，程序块会在最后一个电压和电流数据点之后使用线性外推法。

对于反向偏置

如果程序块中使用了热端口，则只有当 保真度 设置为 包括电容和电荷动态.

启用结电容建模有三种方法：

其中

反向偏置电压（定义为正值）必须满足条件 。这意味着电容必须满足条件 ，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错误。电压 和 必须与过渡电位 保持足够的距离。电压 必须小于结电位 ， 的典型值为 `0.1`V 。

与电压有关的结电容是以电容器电荷积累 来定义的：

何处

这些方程与[2] 中给出的方程相似，只是没有模拟 和 的温度依赖性。

如果程序块中使用了热端口，则只有在参数 保真度 设置为 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非常重要。当向直接输入二极管施加反向电压时，电荷耗散需要时间，因此二极管关闭也需要时间。关闭二极管所需的时间主要由跨度时间参数决定。关闭二极管后，剩余电荷会耗散，这一过程的速度由载流子寿命决定。

为了考虑这些影响，该模块采用了 Lauritzen 和 Ma[3] 的模型。定义方程如下：

, (1)

, (2)

, (3)

其中

该图显示了二极管的典型反向电流特性。

其中

二极管数据表提供了初始正向电流和恒定电流变化率的峰值反向电流值。数据表还可能提供反向恢复时间和完全恢复电荷值。

设备如何计算 和 _

程序块根据输入的*电荷动态*参数值计算跨距时间 和载流子寿命 。程序块使用 和 来求解电荷动力学方程 (1)、(2) 和 (3)。

在反向模式的初始电流衰减期间，二极管保持导通，电流变化率由外部测试电路确定。

该模块首先使用方程 (1) 进行计算：

.(4)

然后将公式 (4) 代入公式 (2)：

.(5)

然后求解方程 (5) ：

, (6)

其中 是一个常数。

当 、 和 时，由于系统处于稳定状态。

将这些关系式代入方程 (6) 并求解，可得 。

因此

.(7)

在 时，电流为 ，结点电荷 为零。 将这些值代入方程 (1)。

.(8)

程序块根据公式 (8) 表示 ，并将所得结果代入公式 (7)。

.(9)

然后，程序块通过 、 和 来表示时间 。

.(10)

考虑二极管恢复过程，即当 时。二极管反向偏置，结电流和电荷实际上为零。

电流由公式

, (11)

其中

.(12)

现在将方程 (12) 中的表达式与后向恢复时间 联系起来。

当 电流为 .

因此

(13)

и

.(14)

该模块使用公式 (9) 和 (14) 计算 和 的值。由于方程 (9) 中有一个指数项，因此计算采用了迭代方案。

直接指定 _ 的替代方法

除了允许区块直接指定反向恢复时间 外，它还支持三种替代参数设置。程序块可以根据任意参数定义 ：

恢复时间拉伸系数 和 之间的关系用公式表示为

.

反向恢复时间应大于 。其典型值为 。

因此， 的典型值为 3。 的值必须大于 1。

反向恢复电荷 是反向电流时间内从电流变为负值到电流回落到零值的积分。

时间的初始电荷用下式表示：

.(15)

对方程 (11) 进行积分，可得出 和 inf 两个时间点之间的电荷量。该电荷等于 。

因此，反向恢复的总电荷由式 (11) 确定。

.(16)

对方程 16 进行重排，求出 ，然后将结果代入方程 14，就得到了一个用 表示 的方程：

.

或者，该模块利用反向恢复能量 计算出 。该方程确定了二极管两端的电压曲线：

, (17)

其中 是二极管的最大反向电压。

如果 ，这是反向恢复检查电路的通常条件，则该模块计算出二极管的最大反向电压：

.

由于衰减时间值较小，该模块假定二极管电流衰减为线性：

.(18)

然后将公式 (18) 代入公式 (5)：

.(19)

解方程 (19) 即可得出总累积电荷：

, (20),

其中 为电流梯度。

当 时，峰值反向电流为：

.(21)

现在将公式 (21) 代入公式 (20)：

.(22)

最后，区块求解方程 (22) 得到反向恢复能量：

.(23)

默认情况下， 二极管（高级） 模块不建模温度相关性，器件在模块参数设置的温度下建模。带指数 VAC 的二极管包含多个选项，用于模拟二极管电流和电压的温度相关性。结电容的温度依赖性没有建模，因为其影响要小得多。

当包括温度依赖性时，二极管的定义方程保持不变。测量温度值 由建模温度 代替。根据下式，饱和电流 成为温度的函数：

,

其中

和 的相应值取决于二极管的类型和使用的半导体材料。特定材料类型和二极管的默认值反映了温度变化时的近似行为。常见二极管类型的默认值在方框中给出。

在实践中，要模拟特定二极管的精确行为，需要调整 和 的值。一些制造商会在数据表中说明这些调整值，您可以在数据表中查看相应的值。否则，您可以使用数据表中较高温度下的特定电流-电压数据点来确定 的改进估计值。为此，程序块包含一个参数化选项。它还允许直接设置较高温度下的饱和电流 。

注意：设备的温度特性还取决于发射因子。由于饱和电流取决于 和 的比值，因此发射因数的错误值会导致不正确的温度依赖性。

如果设置了最终反向击穿电压 ，则反向 的值受与温度相关的反向击穿系数 （通过参数 反向击穿电压温度系数 dBV/dT 进行设置）的调节：

.(24)

您可以将完美切换选项与电路块一起用于切换电路：

这些模块中的二极管可在内部建模，或使用单独的模块 二极管（高级） 。

要使用完美开关选项，请将 保真度 参数设置为 理想开关.

反向恢复损耗是二极管热损耗的主要来源之一。二极管每次关断都会耗散能量，从导通状态变为开路状态。

在理想开关中，电路块不使用物理电荷模型。程序块将反向恢复过程中电荷产生的损耗表示为瞬时损耗。

程序块通过提高转换温度来计算反向恢复损耗，提高的幅度等于反向恢复损耗除以转换的总热容量。

如果 反向恢复损失模型 设置为 表列损耗，则 反向恢复损耗表，Erec（Tj，If） 的值将决定开关事件发生前作为结温和正向电流函数的耗散能量。关断电压与 测量恢复损失时的关断电压，Vrec 的损耗成线性比例关系。表中使用的是延迟电流和电压值。要在查找表中使用近瞬时值，请将 电压和电流值的滤波时间常数 设置为小于最快开关周期的值。

如果 反向恢复损失模型 设置为 固定损失， 反向恢复损失 的值将决定每次关机事件中的能量耗散。如果选择 反向恢复损耗与电流和电压的比例 ，则设备将根据开启电流和关断电压对该损耗值进行线性缩放。要使用接近瞬时值的缩放值，请将 电压和电流值的滤波时间常数 设置为小于最快开关周期的值。

热端口可用于模拟产生的热量和设备温度的影响：

若要为齐纳二极管（半导体稳压电源）建立正反向导电模型，请选择复选框 齐纳二极管型号 并指定参数值 反向击穿电压 。

如果选择该选项，则可以通过指定参数值 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 来为二极管块的反向 VAC 建模。