Wyznaczanie charakterystyk statycznych diod schottky’ego w programie spice cd.

2. POSTAĆ MODELU DIODY PóŁPRZEWODNIKOWEJ W PROGRAMIE SPICE

Wbudowany w programie SPICE model diody półprzewodnikowej, może być wykorzystany do modelowania zarówno charakterystyk diod ze złączem p-n, jak i diod Schottky’ego. Postać graficzna modelu diody jest przedstawiona na rys. 1 [4].



Zasadniczym elementem modelu jest sterowane źródło prądowe o wydajności ID opisanej zależnością [4]:


gdzie ID1 jest prądem dyfuzyjnym, KINJ jest współczynnikiem dla wysokiego poziomu wstrzykiwania nośników, ID2¬ oznacza prąd rekombinacyjny wymnażany przez współczynnik generacji KGEN, natomiast ID3 opisuje prąd wsteczny dla zakresu przebicia. Pełna postać równania (1) jest przedstawiona poniżej:


gdzie IS to prąd nasycenia, symbol T oznacza temperaturę, wielkość VD jest napięciem na złączu, parametr N oznacza współczynnik emisji, natomiast VT jest z kolei potencjałem termicznym. W równaniu (2) parametr IKF reprezentuje tzw. prąd „kolana”, modelujący zakrzywienie charakterystyki dla wysokiego poziomu wstrzykiwania nośników. Dla IKF równego 0 współczynnik KINJ we wzorze (1) przyjmuje wartość równą 1. Wielkość ISR jest parametrem opisującym prąd rekombinacyjny, natomiast wielkość NR oznacza współczynnik emisji tego prądu. Współczynnik KGEN występujący we wzorze (1) zależny jest od parametru VJ oznaczającego potencjał złączowy oraz parametru M, opisującego profil domieszkowania złącza. Kolejne parametry modelu diody to wielkość BV reprezentująca napięcie przebicia, IBV to prąd płynący przez złącze przy napięciu BV, natomiast parametr NBV opisuje nachylenie charakterystyki w zakresie przebicia.

Występująca w modelu nieliniowa pojemność C oznacza w przypadku diod Schottky’ego wyłącznie pojemność złączową zależną od napięcia, gdyż z uwagi na brak nośników mniejszościowych pojemność dyfuzyjna nie występuje w rozważanym elemencie. Ponieważ praca dotyczy estymacji wartości parametrów opisujących charakterystyki statyczne, pominięto opis modelu związany z właściwościami dynamicznymi diody.

Połączony szeregowo ze źródłem ID rezystor o rezystancji RS reprezentuje sumę rezystancji szeregowych diody, tzn. rezystancję obszarów quasi-neutralnych półprzewodnika, rezystancję kontaktu omowego metal-półprzewodnik oraz rezystancję wyprowadzeń metalowych.

Szereg wielkości występujących w rozważanym modelu zostało uzależnionych od temperatury T, przy czym najważniejszą jest funkcja IS(T) o postaci:


gdzie IS jest parametrem o wartości wyznaczonej w temperaturze odniesienia T0 (domyślnie równej 300 K), XTI jest parametrem, którego wartość dla diod Schottky’ego wynosi zazwyczaj 2N [1], natomiast EG oznacza wartość wysokości bariery potencjału złącza metal-półprzewodnik określoną dla temperatury T0 [4].