исследование полупроводникового диода в программе multisim

IST=IS*exp(EGT/(N*Vt)*(T/T0-1))*(T/T0)^XTI/N температурная зависимость тока насыщения

EGT=EG0-a*T^2/(b+T) температурная зависимость ширины запрещённой зоны

q=1.6e-19 Кл - заряд электрона;

Т - температура (передаётся в функцию);

Где k=1.38e-23 Дж/град - постоянная Больцмана;

Vt=k*T/q температурный потенциал перехода

1. Диод полупроводниковый прибор, имеющий два вывода для включения в электрическую цепь. Для реализации модели полупроводникового диода использовано уравнение Шокли, дополненное зависимостями, включающими различные физические эффекты [1].

Задачей данной работы было исследование и разработка модели полупроводникового диода, отражающей физическую сущность прибора с возможностью задания физических параметров.

В настоящее время существуют математические модели, достаточно точно описывающие работу полупроводниковых диодов [1].

Рис. 2 Вольтамперная характеристика идеализированной модели диода программы Simulink

Существующая модель не отражает физической сущности моделируемого прибора и в связи с этим имеет ряд принципиальных отличий от реальных диодов (Рис.2).

Рис. 1 Существующая модель полупроводникового диода в программе Simulink

Моделирование электрических и электронных схем в настоящее время невозможно представить без использования вычислительной техники. Существует и разрабатывается множество программных средств для этой цели такие как, MultiSim, MicroCap, SIMetrix, CircuitMaker, ASIMEC, в том числе и программа Simulink программного комплекса Matlab. Использование программы Simulink по сравнению с большинством других программ позволяет моделировать как физические воздействия, так и сами схемные решения с использованием мощных средств моделирования самих приборов. Однако библиотека электрических и электронных компонентов практически не содержит полупроводниковых приборов, таких как диоды и биполярные транзисторы. Например, существующая модель полупроводникового диода в программе Simulink описана линеаризованной схемой замещения (Рис.1).

Создать заготовку диода с пустыми ячейками, в которую вводятся свои данные, начальных параметров.

Всю систему, моделирующую диод, поместить в один блок, для дальнейшего использования в качестве исходного диода.

Создать в Simulink систему расчета тока проходящего через диод в зависимости от начальных условий.

Создать файл состоящий из математических функций, описывающих работу диода при различным начальных параметрах (температура, напряжение и т. д.)

Исследование и разработка модели полупроводникового диода, работающего в статическом режиме, которая отражает физическую сущность прибора с возможностью задания физических параметров; с использованием программного комплекса Matlab и Simulink.

Данная работа посвящена созданию модели полупроводникового диода с учётом его физических свойств. В модели использованы математические соотношения, разработанные создателями программы Pspice, которые вошли в большинство программных пакетов по схемотехническому моделированию. Предлагаемая модель реализована в Matlab, Simulink и позволяет осуществлять создание Simulink-моделей, в которых необходимо использовать полупроводниковые диоды и учитывать различные свойства полупроводниковых диодов.

Моделирование полупроводникового диода в системе MATLAB 7.0.1 и SIMULINK