next up previous contents
Next: Транзистор Up: Диод Previous: Нелинейный двухполюсник   Contents

Расширенная модель диода

        

При переходе к более высоким частотам начинаются сказываться дополнительные физические эффекты и диод уже нельзя рассматривать как нелинейтый резистор. Заряды, накапливаемые в полупроводниковом материале, вызывают запаздывание напряжения относительно тока.

Figure: Малосигнальная модель диода на средних частотах
0.5
\includegraphics[%
scale=0.5]{small-signal-diode.ps}

Для отражения такого эффекта в эквивалентную схему диода на малом сигнале параллельно динамической проводимости включают конденсатор (рис.2.19), ёмкость которого является функцией напряженя в рабочей точке диода.

Для некоторых применений такая простая модель не описывает достаточно точно свойства диода, поэтому требуется её модификация. Одна иакая модель с постоянным сопротивлением $ R$ , представляющим объёмное сопротивление материала, показана на рис 2.20.

Figure: Более общая модель диода
0.5\includegraphics[%
scale=0.5]{common-diode-model.ps}

В этой модели ёмкость конденсатора, подключенного к диоду, разделена на два компонента: $ C_{b}$ - барьерную ёмкость перехода и $ C_{d}$ - диффузионную ёмкость. Ёмкость $ C_{b}$ является функцией напряжения на диоде и определяется напряжением

$\displaystyle C_{b}=\left\{ \begin{array}{ll} \dfrac{C_{b_{0}}}{(1-\dfrac{V}{\p...
...m{для $V\leq\phi-Z$}\\ K_{1}V+K_{2} & \textrm{для $V>\phi-Z$}\end{array}\right.$ (2.21)

где

$\displaystyle K_{1}=\dfrac{\partial C_{b}}{\partial V}\mid_{V=\phi-Z};K_{2}=-K_{1}(\phi-Z)+C_{b}\mid_{V=\phi-Z}.$

Значение $ \phi$ зависит от материала ($ \sim0.8V$ для кремния - Si, $ \sim0.4V$ для германия - Ge), а значение $ \gamma$ принимает значение в пределах от 1/2 до 1/3. Ёмкость $ C_{b_{0}}$ обычно составляет несколько пикофарад.

Диффузионная ёмкость $ C_{d}$ моделируется выражением

$\displaystyle C_{d}=\left\{ \begin{array}{ll} \tau\dfrac{\partial I}{\partial V} & \textrm{для $V>0$}\\ 0 & \textrm{для $V\leq0$}\end{array}\right.$ (2.22)

где $ \dfrac{\partial I}{\partial V}$ - производная от выражения 2.18, а $ \tau$ - постоянная, определяемая экспериментально; $ C_{d}$ - обычно больше $ C_{b}$ и может принимать значения в диапазоне $ 50\ldots1000$ pF.



Eugene Misnik 2005-07-29