Идеальный полупроводниковый переключатель

Идеальный полупроводниковый управляемый переключатель.

Тип: AcausalElectricPowerSystems.Semiconductors.Ideal.Switch

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Electrical/Semiconductors & Converters/Ideal Semiconductor Switch

Описание

Блок Идеальный полупроводниковый переключатель представляет собой идеальный полупроводниковый управляемый переключатель, который использует внешний сигнал и значения фазных токов для разрыва электрической цепи.

На рисунке ниже показана типичная вольт-амперная характеристика идеального полупроводникового переключателя:

ideal semiconductor switch 1 1

Если напряжение на цепи затвор-катод превышает заданное в параметре Пороговое напряжение, Vth пороговое напряжение, то идеальный полупроводниковый переключатель находится во включенном состоянии. В ином случае переключатель находится в выключенном состоянии.

Во включенном состоянии (пропускает ток в прямом направлении) цепь анод-катод переключателя ведет себя как линейный резистор с сопротивлением Сопротивление во включенном состоянии.

В выключенном состоянии цепь анод-катод переключателя ведет себя как линейный резистор с малой проводимостью Проводимость в закрытом состоянии.

Используя параметры секции Integral Diode, можно включить защитный диод (супрессор). Супрессор защищает полупроводниковый ключ, обеспечивая проводящий путь для обратного тока. Индуктивная нагрузка может создавать большой скачок обратного напряжения, когда полупроводниковый переключатель внезапно отключает подачу напряжения на нагрузку.

В таблице показаны рекомендованные значения параметра Внутренний защитный диод в зависимости от поставленных целей.

Цель

Значение для выбора

Поведение блока

Приоритет скорости моделирования.

Диод без учёта динамики

Блок включает интегральную копию блока Диод. Для задания параметров внутреннего блока Диод используйте параметры Integral Diode.

Точное задание динамики заряда в обратном режиме.

Диод с учётом динамики

Блок включает интегральную копию динамической модели блока Диод. Для задания параметров внутреннего блока Диод используйте параметры Integral Diode.

Порты

Ненаправленные

# a — контакт анода
электричество

Details

Электрический порт, связанный с контактом анода переключателя.

Имя для программного использования

anode

# k — контакт катода
электричество

Details

Электрический порт, связанный с контактом катода переключателя.

Имя для программного использования

cathode

# g — контакт затвора
электричество

Details

Электрический порт, связанный с контактом затвора переключателя.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Тип порта управления значение Electrical.

Имя для программного использования

control_pin

Вход

# g — контакт (вывод) затвора
скаляр

Details

Порт управляющего сигнала, связанный с затвором переключателя.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Тип порта управления значение Направленный.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Main

# Тип порта управления — определяет порт управления: скалярный или электрический
Направленный | Electrical

Details

Скалярный или электрический порт управления затвором переключателя.

Значения	`Signal` \| `Electrical`
Значение по умолчанию	`Signal`
Имя для программного использования	`control_type`
Вычисляемый	Нет

# Сопротивление во включенном состоянии — сопротивление во включенном состоянии
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление между анодом и катодом во включенном состоянии.

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`0.001 Ohm`
Имя для программного использования	`R_on`
Вычисляемый	Да

# Проводимость в закрытом состоянии — проводимость в выключенном состоянии
S | nS | uS | mS | 1/Ohm

Details

Проводимость анод-катод в выключенном состоянии. Значение должно быть меньше , где — значение сопротивления во включенном состоянии.

Единицы измерения	`S` \| `nS` \| `uS` \| `mS` \| `1/Ohm`
Значение по умолчанию	`1e-06 1/Ohm`
Имя для программного использования	`G_off`
Вычисляемый	Да

# Пороговое напряжение, Vth — пороговое напряжение
V | uV | mV | kV | MV

Details

Пороговое напряжение для цепи затвор-катод. Переключатель включается, когда напряжение цепи затвор-катод превышает это значение.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`0.5 V`
Имя для программного использования	`V_threshold`
Вычисляемый	Да

Integral Diode

# Внутренний защитный диод — внутренний защитный диод (супрессор)
External Diode | Диод без учёта динамики | Диод с учётом динамики

Details

Укажите, включает ли блок защитный диод (супрессор). По умолчанию используется значение External Diode.

Если необходимо включить внутренний защитный диод, то возможны два варианта:

Диод без учёта динамики.
Диод с учётом динамики.

Значения	`External Diode` \| `Diode with no dynamics` \| `Diode with charge dynamics`
Значение по умолчанию	`External Diode`
Имя для программного использования	`integral_protection_diode`
Вычисляемый	Нет

# Прямое напряжение — напряжение прямого тока
V | uV | mV | kV | MV

Details

Минимальное напряжение, необходимое + и − портам блока для того, чтобы градиент вольт-амперной характеристики диода был равен , где — значение сопротивления на включенном переключателе.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Внутренний защитный диод значение Диод без учёта динамики или Диод с учётом динамики.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`0.8 V`
Имя для программного использования	`V_f_diode`
Вычисляемый	Да

# On resistance — сопротивление при прямом включении
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление диода в открытом состоянии, когда напряжение выше значения заданного параметром Прямое напряжение.

Зависимости

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`0.001 Ohm`
Имя для программного использования	`R_on_diode`
Вычисляемый	Да

# Проводимость в закрытом состоянии — проводимость в закрытом состоянии
S | nS | uS | mS | 1/Ohm

Details

Проводимость диода при обратном включении.

Зависимости

Единицы измерения	`S` \| `nS` \| `uS` \| `mS` \| `1/Ohm`
Значение по умолчанию	`1e-05 1/Ohm`
Имя для программного использования	`G_off_diode`
Вычисляемый	Да

# Емкость перехода — емкость перехода
F | pF | nF | uF | mF

Details

Величина емкости, свойственной переходу из обедненной зоны, действующей как диэлектрик и разделяющей соединения анода и катода.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Внутренний защитный диод значение Диод с учётом динамики.

Единицы измерения	`F` \| `pF` \| `nF` \| `uF` \| `mF`
Значение по умолчанию	`5e-08 F`
Имя для программного использования	`C_diode`
Вычисляемый	Да

# Пиковый обратный ток, iRM — пиковый обратный ток
A | pA | nA | uA | mA | kA | MA

Details

Пиковый обратный ток, измеренный внешней тестовой схемой. Это значение должно быть меньше нуля.

Зависимости

Единицы измерения	`A` \| `pA` \| `nA` \| `uA` \| `mA` \| `kA` \| `MA`
Значение по умолчанию	`-235.0 A`
Имя для программного использования	`i_rm_diode`
Вычисляемый	Да

# Initial forward current when measuring iRM — начальный прямой ток при измерении iRM
A | pA | nA | uA | mA | kA | MA

Details

Начальный прямой ток (в начальный момент времени включения) при измерении пикового обратного тока. Это значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Единицы измерения	`A` \| `pA` \| `nA` \| `uA` \| `mA` \| `kA` \| `MA`
Значение по умолчанию	`300.0 A`
Имя для программного использования	`i_f_diode`
Вычисляемый	Да

# Rate of change of current when measuring iRM — скорость изменения тока при измерении iRM
A/s | A/us

Details

Скорость изменения тока при измерении пикового обратного тока. Это значение должно быть меньше нуля.

Зависимости

Единицы измерения	`A/s` \| `A/us`
Значение по умолчанию	`-50.0 A/us`
Имя для программного использования	`diode_current_change_rate`
Вычисляемый	Да

# Reverse recovery time parametrization — метод определения времени обратного восстановления
Specify stretch factor | Задать время восстановления | Задать заряд обратного восстановления

Details

Определяет способ задания времени обратного восстановления в блоке.

При выборе опции Specify stretch factor или Задать заряд обратного восстановления указывается значение, которое используется блоком для вычисления времени обратного восстановления.

Зависимости

Значения	`Specify stretch factor` \| `Specify reverse recovery time directly` \| `Specify reverse recovery charge`
Значение по умолчанию	`Specify stretch factor`
Имя для программного использования	`t_rr_diode_parameterization`
Вычисляемый	Нет

# Reverse recovery time stretch factor — коэффициент растяжения времени обратного восстановления

Details

Значение, которое блок использует для расчета Reverse recovery time trr. Это значение должно быть больше 1. Указание коэффициента растяжения является более простым способом параметризации времени обратного восстановления, чем указание заряда обратного восстановления. Чем больше значение коэффициента растяжения, тем больше времени требуется для рассеивания тока обратного восстановления.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Внутренний защитный диод значение Диод с учётом динамики, а для параметра Reverse recovery time parametrization установите значение Specify stretch factor.

Значение по умолчанию	`3.0`
Имя для программного использования	`t_rr_factor_diode`
Вычисляемый	Да

# Reverse recovery time trr — время обратного восстановления
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Количество времени, необходимое диоду, чтобы выключиться, когда напряжение на нем меняет полярность с прямого смещения на обратное.

Интервал между моментом первоначального перехода тока через ноль (когда диод выключается) и моментом падения тока до уровня менее 10% от пикового тока. Значение параметра Reverse recovery time trr должно быть больше значения параметра Пиковый обратный ток, iRM, деленного на значение параметра Rate of change of current when measuring, iRM.

Зависимости

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`15.0 us`
Имя для программного использования	`t_rr_diode`
Вычисляемый	Да

# Reverse recovery charge Qrr — заряд обратного восстановления
C | nC | uC | mC | nA*s | uA*s | mA*s | A*s | mA*hr | A*hr | kA*hr | MA*hr

Details

Значение, которое блок использует для расчета Reverse recovery time trr. Используйте этот параметр, если в параметрах блока в качестве вида определения времени обратного восстановления указано значение заряда обратного восстановления вместо значения времени обратного восстановления.

Заряд обратного восстановления — это суммарный заряд, который продолжает рассеиваться после выключения диода. Значение должно быть меньше, чем , где:

— значение, указанное для параметра Пиковый обратный ток, iRM.
— значение, указанное для параметра Rate of change of current when measuring iRM.

Зависимости

Единицы измерения	`C` \| `nC` \| `uC` \| `mC` \| `nAs` \| `uAs` \| `mAs` \| `As` \| `mAhr` \| `Ahr` \| `kAhr` \| `MAhr`
Значение по умолчанию	`1500.0 uA*s`
Имя для программного использования	`Q_rr_diode`
Вычисляемый	Да

Примеры

Моделирование и анализ работы активного выпрямителя AFE