Модель полупроводниковых диодов

Эквивалентная схема полупроводникового диода представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1 - Эквивалентная схема полупроводникового диода

Ток I соответствует статическому току через р-п-переход, сопротивление R_S есть сопротивление базы, G_leak - проводимость утечки, а емкость С - сумма барьерной и диффузионной емкостей.

Ток I имеет две составляющих: ток через плоскую поверхность перехода I_j и ток через торцевые (боковые) поверхности I_jsw: .

ВАХ тока через р-п-переход аппроксимируется соотношениями:

,

,

где I_j и I_jsw - тепловые токи, N и NS - значения фактора неидеальности.

Емкость диода включает барьерные емкости основной и торцевой составляющих ( ), диффузионные емкости ( ), а также конструктувную паразитную емкость ( ):

.

Вольт-фарадная характеристика (ВФХ) барьерных емкостей представлены на рис. 2.2 (F_С - коэффициент неидеальности pn-перехода (обычно ≈0,5), φ_В - потенциал подложки). ВФХ диффузионных емкостей имеют такой же вид, как и барьерные емкости р-п-переходов.

Рис. 2.2 - Вольт-фарадная характеристика барьерных емкостей C_BS и C_BD

Для температурных зависимостей тепловых токов диодов (пропорциональных ) используются теоретические соотношения, в которые введены корректирующие параметры. Формулы, описывающие температурные зависимости тепловых токов, имеют вид:

,

где для коррекции используется параметр ХТ (по умолчанию ХТ = 3).

Контактные разности потенциалов, используемые в формулах ВФХ барьерных емкостей, зависят от температуры следующим образом:

.

Температурные зависимости барьерных емкостей при нулевом напряжении имеют вид:

.

Для описания температурной зависимости сопротивлений используется квадратичная аппроксимация:

,

где - температурные коэффициенты (по умолчанию равны 0).

Температурные зависимости токов имеют такой же вид, как в модели биполярных транзисторов. Для температурных зависимостей сопротивления базы и проводимости утечки используютя степенные функции, содержащие линейный и квадратичный члены.

Явление пробоя описывается добавлением к току через переход тока пробоя, ВАХ которого аппроксимируется соотношением

.

Температурная зависимость этого тока также описывается степенной функцией с линейным и квадратичным членами.