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ダイオードのスパイスモデル




  2011年4月20日(水曜日)
  株式会社ビー・テクノロジー
  http://www.bee-tech.com/
   Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011   1
ダイオードのスパイスモデルの推移


順方向特性(共通)
接合容量特性(共通)
逆回復特性(それぞれのモデルで特徴がある)




    スタンダード
                プロフェッショナル
     モデル                                               スペシャルモデル
                   モデル                                 電流減少率モデル
   (パラーメータ
                (等価回路モデル)
     モデル)



 青色と橙色にはモデルの世界観が異なる
  青色はIFIR法
  橙色は電流減少率法

             Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011              2
ダイオードのスパイスモデルの推移

デバイスモデリング教材をご活用下さい(12種類)



          スタンダードモデル               プロフェッショナルモデル             スペシャルモデル
         (パラーメータモデル)                (等価回路モデル)              電流減少率モデル




                 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011              3
ダイオードのスパイスモデルの種類


 スタンダードモデル
 →逆回復特性(trr)をモデルパラメータTTのみで表現する

 プロフェッショナルモデル
 →逆回復特性(trr)を波形レベル(trr=trj+trb)で等価回路で表現する。

  一般に、デバイスモデルは、大きく分類すると、2つに区分出来ます。

  ①パラメータ・モデル
  ⇒デバイスモデル記述をパラメータのみで、表現します。単体のダイオード、
  ショットキ・バリア・ダイオードMOSFET、トランジスタ、Junction FET、a-Si TFT、
  poly-Si TFTなどのデバイスがモデルパラメータで表現されています。

  但し、上記デバイスの場合でも、特定の電気的特性を持たせる為に、パラメータ・モデルをメインとして、周辺に、
  等価回路を組み込み、ビヘイビアモデルとして、表現する場合もあります。

  ②ビヘイビア・モデル=等価回路モデル=マクロモデル
  ⇒デバイスの電気的表現を、ビヘイビア素子などを活用し、等価回路でデバイス
  を表現しているモデルです。上記以外(大部分)のデバイスモデルは、ビヘイビア・
  モデルで表現されています。



                          Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011   4
逆回復特性の定義(IFIR法)




                      逆回復時間の定義

                  Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011   5
ダイオードのスタンダードモデル


     *$
     *Part number:SF20LC30
     *Manufacturer:SHINDENGEN
     *All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc.
     .MODEL SF20LC30 D
     + IS=85.678E-6
     + N=3.1502
     + RS=6.8466E-3
     + IKF=1.0882
     + CJO=309.32E-12
     + M=.41724
     + VJ=.53477
     + ISR=0
     + BV=300
     + IBV=250.00E-9
     + TT=11.542E-9
     *$




                      Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011   6
ダイオードのスタンダードモデル




             Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011   7
ダイオードモデルのネットリスト

             スタンダードモデル                                                           プロフェッショナルモデル
                                                                         *$
                                                                         * PART NUMBER: 1SR139-400
 *$                                                                      * MANUFACTURER: ROHM
 * PART NUMBER: 1SR139-400                                               * VRM=400,Io=1.0A=IFSM=40A
 * MANUFACTURER: ROHM                                                    * All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc.
                                                                         .SUBCKT D1SR139-400 A K
 * VRM=400,Io=1.0A=IFSM=40A
                                                                         R_R2 5 6 3500
 * All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc.               R_R1 3 4 1
 .MODEL 1SR139-400 D                                                     C_C1 5 6 100p
 + IS=11.797E-12                                                         E_E1 5 K 3 4 1
                                                                         S_S1 6 K 4 K _S1
 + N=1.3533
                                                                         RS_S1 4 K 1G
 + RS=52.928E-3                                                          .MODEL _S1 VSWITCH Roff=50MEG Ron=1m Voff=90mV Von=100mV
 + IKF=.20632                                                            G_G1 K A VALUE { V(3,4)-V(5,6) }
 + ISR=0                                                                 D_D1 2 K D1SR139-400
                                                                         D_D2 4 K D1SR139-400
 + CJO=22.539E-12
                                                                         F_F1 K 3 VF_F1 1
 + M=.36819                                                              VF_F1 A 2 0V
 + VJ=.46505                                                             .MODEL D1SR139-400 D
 + BV=400                                                                + IS=11.801E-12
                                                                         + N=1.3533
 + IBV=10.000E-6
                                                                         + RS=52.928E-3
 + TT=7.6751E-6                                                          + IKF=.20632
 .ENDS                                                                   + ISR=0
 *$                                                                      + CJO=22.539E-12
                                                                         + M=.36819
                                                                         + VJ=.46505
                                                                         + BV=400
COMPONENTS:                                                              + IBV=10.000E-6
                                                                         + TT=3.8551E-6
DIODE/ GENERAL PURPOSE RECTIFIER                                         .ENDS
PART NUMBER: 1SR139-400                                                  *$

MANUFACTURER: ROHM




                                             Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011                                                 8
ダイオードモデルによる逆回復特性の違い

    スタンダードモデル                                       プロフェッショナルモデル




           Measurement                                      Measurement




                Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011                   9
スペシャルモデル(電流減少率モデル)

 電流減少率モデルは、デバイス自体の特性よりも外部回路による
 電流減少率を如何に表現するかがポイントとなる。

 電流減少率は、構成される回路定数で決定される為である。

 モデルの等価回路において、外部回路により決定される
 電流減少率を検出し、それをデバイス自体の振る舞いに
 反映させる機能を持たせなければならない。

 等価回路のポイント

 trb期間中の時定数
                            t 
              i  I  exp                               R C
                          R C 

               Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011              10
スペシャルモデル(電流減少率モデル)

                     di
        VL   L 
                     dt




        IF




        IR




                 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011   11
スペシャルモデル(電流減少率モデル)


                                                       ダイオードに流れる電流

                                                                i




                                                           VL


                                                       Lの両端の電圧

     リカバリー現象の領域


             Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011                12
スペシャルモデル(電流減少率モデル)


                                                       ダイオードに流れる電流

                                                                i




                                     di
                          VL   L 
                                     dt                    VL


                                                       Lの両端の電圧




             Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011                13
スペシャルモデル(電流減少率モデル)


      IF




      t
                                 Qrr

                                           IR
                                     trr



           電流変化率di/dtが大きいとノイズの原因になる。




                Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011   14
スペシャルモデル(電流減少率モデル)




      ハード・リカバリー、ソフトリカバリーも表現出来る

      黄色線⇒ハード・リカバリー
      赤線⇒ソフト・リカバリー

      ソフトリカバリーの方がノイズ低減に貢献します。

              Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011   15
Bee Technologies Group




 【本社】                                                        本ドキュメントは予告なき変更をする場合がございます。
                                                             ご了承下さい。また、本文中に登場する製品及びサービス
 株式会社ビー・テクノロジー                                               の名称は全て関係各社または個人の各国における商標
 〒105-0012 東京都港区芝大門二丁目2番7号 7セントラルビル4階                        または登録商標です。本原稿に関するお問い合わせは、
 代表電話: 03-5401-3851                                          当社にご連絡下さい。
 設立日:2002年9月10日
 資本金:8,830万円
 【子会社】                                                        お問合わせ先)
 Bee Technologies Corporation (アメリカ)
 Siam Bee Technologies Co.,Ltd. (タイランド)                       info@bee-tech.com
                         Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011                          16

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  • 1. ダイオードのスパイスモデル 2011年4月20日(水曜日) 株式会社ビー・テクノロジー http://www.bee-tech.com/ Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 1
  • 2. ダイオードのスパイスモデルの推移 順方向特性(共通) 接合容量特性(共通) 逆回復特性(それぞれのモデルで特徴がある) スタンダード プロフェッショナル モデル スペシャルモデル モデル 電流減少率モデル (パラーメータ (等価回路モデル) モデル) 青色と橙色にはモデルの世界観が異なる 青色はIFIR法 橙色は電流減少率法 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 2
  • 3. ダイオードのスパイスモデルの推移 デバイスモデリング教材をご活用下さい(12種類) スタンダードモデル プロフェッショナルモデル スペシャルモデル (パラーメータモデル) (等価回路モデル) 電流減少率モデル Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 3
  • 4. ダイオードのスパイスモデルの種類 スタンダードモデル →逆回復特性(trr)をモデルパラメータTTのみで表現する プロフェッショナルモデル →逆回復特性(trr)を波形レベル(trr=trj+trb)で等価回路で表現する。 一般に、デバイスモデルは、大きく分類すると、2つに区分出来ます。 ①パラメータ・モデル ⇒デバイスモデル記述をパラメータのみで、表現します。単体のダイオード、 ショットキ・バリア・ダイオードMOSFET、トランジスタ、Junction FET、a-Si TFT、 poly-Si TFTなどのデバイスがモデルパラメータで表現されています。 但し、上記デバイスの場合でも、特定の電気的特性を持たせる為に、パラメータ・モデルをメインとして、周辺に、 等価回路を組み込み、ビヘイビアモデルとして、表現する場合もあります。 ②ビヘイビア・モデル=等価回路モデル=マクロモデル ⇒デバイスの電気的表現を、ビヘイビア素子などを活用し、等価回路でデバイス を表現しているモデルです。上記以外(大部分)のデバイスモデルは、ビヘイビア・ モデルで表現されています。 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 4
  • 5. 逆回復特性の定義(IFIR法) 逆回復時間の定義 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 5
  • 6. ダイオードのスタンダードモデル *$ *Part number:SF20LC30 *Manufacturer:SHINDENGEN *All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. .MODEL SF20LC30 D + IS=85.678E-6 + N=3.1502 + RS=6.8466E-3 + IKF=1.0882 + CJO=309.32E-12 + M=.41724 + VJ=.53477 + ISR=0 + BV=300 + IBV=250.00E-9 + TT=11.542E-9 *$ Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 6
  • 7. ダイオードのスタンダードモデル Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 7
  • 8. ダイオードモデルのネットリスト スタンダードモデル プロフェッショナルモデル *$ * PART NUMBER: 1SR139-400 *$ * MANUFACTURER: ROHM * PART NUMBER: 1SR139-400 * VRM=400,Io=1.0A=IFSM=40A * MANUFACTURER: ROHM * All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. .SUBCKT D1SR139-400 A K * VRM=400,Io=1.0A=IFSM=40A R_R2 5 6 3500 * All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. R_R1 3 4 1 .MODEL 1SR139-400 D C_C1 5 6 100p + IS=11.797E-12 E_E1 5 K 3 4 1 S_S1 6 K 4 K _S1 + N=1.3533 RS_S1 4 K 1G + RS=52.928E-3 .MODEL _S1 VSWITCH Roff=50MEG Ron=1m Voff=90mV Von=100mV + IKF=.20632 G_G1 K A VALUE { V(3,4)-V(5,6) } + ISR=0 D_D1 2 K D1SR139-400 D_D2 4 K D1SR139-400 + CJO=22.539E-12 F_F1 K 3 VF_F1 1 + M=.36819 VF_F1 A 2 0V + VJ=.46505 .MODEL D1SR139-400 D + BV=400 + IS=11.801E-12 + N=1.3533 + IBV=10.000E-6 + RS=52.928E-3 + TT=7.6751E-6 + IKF=.20632 .ENDS + ISR=0 *$ + CJO=22.539E-12 + M=.36819 + VJ=.46505 + BV=400 COMPONENTS: + IBV=10.000E-6 + TT=3.8551E-6 DIODE/ GENERAL PURPOSE RECTIFIER .ENDS PART NUMBER: 1SR139-400 *$ MANUFACTURER: ROHM Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 8
  • 9. ダイオードモデルによる逆回復特性の違い スタンダードモデル プロフェッショナルモデル Measurement Measurement Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 9
  • 10. スペシャルモデル(電流減少率モデル) 電流減少率モデルは、デバイス自体の特性よりも外部回路による 電流減少率を如何に表現するかがポイントとなる。 電流減少率は、構成される回路定数で決定される為である。 モデルの等価回路において、外部回路により決定される 電流減少率を検出し、それをデバイス自体の振る舞いに 反映させる機能を持たせなければならない。 等価回路のポイント trb期間中の時定数  t  i  I  exp     R C  R C  Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 10
  • 11. スペシャルモデル(電流減少率モデル) di VL   L  dt IF IR Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 11
  • 12. スペシャルモデル(電流減少率モデル) ダイオードに流れる電流 i VL Lの両端の電圧 リカバリー現象の領域 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 12
  • 13. スペシャルモデル(電流減少率モデル) ダイオードに流れる電流 i di VL   L  dt VL Lの両端の電圧 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 13
  • 14. スペシャルモデル(電流減少率モデル) IF t Qrr IR trr 電流変化率di/dtが大きいとノイズの原因になる。 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 14
  • 15. スペシャルモデル(電流減少率モデル) ハード・リカバリー、ソフトリカバリーも表現出来る 黄色線⇒ハード・リカバリー 赤線⇒ソフト・リカバリー ソフトリカバリーの方がノイズ低減に貢献します。 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 15
  • 16. Bee Technologies Group 【本社】 本ドキュメントは予告なき変更をする場合がございます。 ご了承下さい。また、本文中に登場する製品及びサービス 株式会社ビー・テクノロジー の名称は全て関係各社または個人の各国における商標 〒105-0012 東京都港区芝大門二丁目2番7号 7セントラルビル4階 または登録商標です。本原稿に関するお問い合わせは、 代表電話: 03-5401-3851 当社にご連絡下さい。 設立日:2002年9月10日 資本金:8,830万円 【子会社】 お問合わせ先) Bee Technologies Corporation (アメリカ) Siam Bee Technologies Co.,Ltd. (タイランド) info@bee-tech.com Copyright (C) Bee Technologies Inc.2011 16