本贴主题: 1)描述正向I-V曲线参数; 2)描述结电容参数; 3)描述反向恢复时间。
1.1 二极管主要特性参数
(1)反向恢复特性 在开关电源中二极管需要工作于较高频率,其频率特性尤为重要,本小节主要介绍影响其频率特性的反向恢复特性。 当二极管的外加电压Vapply如图1.1所示,由正向变为反向,二极管电流并没有马上变为-IR,在Vapply变为反向的ts时间内,反向电流保持在最大值IRM,此时二极管并没有关断,在 经过ts之后,反向电流才开始逐渐变小,反向电流由IRM下降为0.1IRM的时间称为下降时间tr,经历了ts+tf时间后二极管才真正关断,所以trr=ts+tf称为反向恢复时间,其中,ts称为电荷存储时间。
二极管的反向恢复过程是由扩散电容和势垒电容放电引起的,trr实际上是耗尽存储电荷的时间。反向恢复时间限制了二极管的频率特性,当给二极管施加快速连续脉冲信号时,若反向信号的持续时间小于trr,则二极管失去了开关性能,无论外加信号为正向抑制还是反向,都有电流导通。一般,快速恢复二极管为几十ns,肖特基二极管小于10ns。 (2)漏电流(Leak Current) 二极管在反向截止的时候,并不是完全理想的截止。在承受反压得时候,会有些微小的电流从阴极漏到阳极。这个电流通常很小,而且反压越高,漏电流越大,温度越高,漏电流越大。大的漏电流会带来较大的损耗,特别在高压应用场合。 [size=1em] 在电路中二极管漏电流影响,如下图1.2所示,USB5V是插USB时候供电的,不插USB时,由外部12V供电,工作工程如下,插入USB后,3904三极管导通,给CPU一个低电平中断,让CPU做出相应的动作,后来在不插入USB时,发现一接上到3V的电压,CPU就能检测到USB的低电平中断,从而产生误动作,之前R13贴的是47K,后来发现了这个现象,确定是二极管反向漏电流通过R13这个47K电阻,产生的电压,导致三极管导通,后来测量,三极管基极确实有0.68V的电压,找到问题后,去掉二极管D11,在测试,没有这个现象,为了解决这个问题,把R13换成4.7K的电阻,同样也可以解决这个问题,后来查看了1N4148的参数特性,IR为2.5uA,特性曲线图如图1.3所示
1.2 模型描述
在Saber中Diode Tool采用的二极管模型如图1.2所示。其中,Rs为串联寄生电阻,Cj为反 偏结电容,Qrr正偏扩散电容。
Diode Tool的建模方法: (1)特点与适用性 1)考虑非理想特性,包括击穿特性、噪声、温度效应等; 2)建立直观、简单,将DataSheet中的I-V曲线、Ct-Vr曲线数据导入到软件中,利用软件自动拟合参数,还能再曲线上直接手动调节曲线大体变化趋势,生成二极管模型。 (2)输入参数 1)I-V曲线,正向电流与正向电压的关系; 2)Ct-Vr曲线,结电容与反向电压的关系; 3)I-t曲线,正向电流与时间的关系,反应二极管的反向恢复时间。
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