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ショットキ・バリア・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
ショットキ・バリア・ダイオードモデルの推移


順方向特性(共通)
接合容量特性(共通)
逆方向特性(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                               SiC SBD モデル
     モデル
                   モデル
   (パラーメータ                                              (等価回路モデル)
                (等価回路モデル)
     モデル)



 青色はSiデバイス
 橙色はSiCデバイス
 赤で囲まれた等価回路は共通

             Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011                 2
ショットキ・バリア・ダイオードモデル

SiからSiC(シリコン・カーバイド)への期待
    SiC(シリコン・カーバイド)は3つの大きな特徴があります。

    (1)リカバリー時間が非常に小さい

    SiCデバイスは多数キャリア・デバイスの為、蓄積された少数キャリアが
    ありません。よって、逆回復電流がありません。これは-di/dt法で逆回復
    特性を測定した場合のtrrが非常に小さい値である事を意味します。

    (2)ブレークダウン電圧がシリコンの約10倍

    Siデバイスと比較して約10倍高いSiCデバイスは、オン抵抗を低くする事が
    出来、これが大きな特徴になります。

    (3)バンドギャップがSiデバイスの約3倍

    スパイスのモデルパラメータではEGに相当します。Siデバイスの場合、
    EG=1.11ですが、SiC(6H)の場合、EG=2.86、SiC(4H)の場合、EG=3.02と
    なります。


                    Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011   3
ショットキ・バリア・ダイオードモデル(等価回路モデル)
                                                  V_V_I
                                                            0Vdc      N00040
  A
                                      E6
                                       IN+ OUT+
                                       IN- OUT-             IN
                                      EVALUE


                                                                 D3
                                0
                             IF(V(A,K)>0, V(A,K),0)
                                                            IN2
                                                              CSD01060      I(V_If wd)-V(I_rev )

                                                  V_If wd


                                                    0Vdc
  K


      E1                                              E2                              E3
      IF(V(A,K)>0, 0,V(A,K))                          TABLE = ((-0.1,0.74(0,0)) 1.4857e-08*exp(0.0089931*(-V(Vrev)))
                    Vrev            Vrev 1                            Vr_small                          I_rev 0                          I_rev
       IN+ OUT+                                        IN+ OUT+                              IN+ OUT+                   IN+ OUT+
       IN- OUT-            V_Irev                      IN- OUT-                  R1          IN- OUT-             R2    IN- OUT-                  R3
      EVALUE               0Vdc                       ETABLE                                EVALUE                     EVALUE
                                  D4                  V(Vrev )              10MEG                            10MEG     E4                    10MEG
                             CSD01060                                                                                  V(I_rev 0)*V(Vr_small)-(-I(V_Irev ))




  0

      SiCショットキ・バリア・ダイオードの等価回路図 (Bee Technologies Model)

                                                      Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011                                                      4
ショットキ・バリア・ダイオードモデル(等価回路モデル)

                 V_ I
          A


                 0V dc
              E6
               IN+ OUT+
               IN- OUT-
              EV AL UE                           I(V _Ifwd )-V(I_re v)
IF(V(A,K )>0, V(A,K),0)           IN


           0              D1                                                          D2
       FS Q0 5A0 4_ 25 DE G01                      E1                                 FS Q0 5A0 4_ 25 DE G01 E2                                    E3                                       E4
                                                                         Vre v             Vre v1                           Vr_ sma l l                              I_rev0                                    I_rev
                                  IN2               IN+ OUT+                                                  IN+ OUT+                              IN+ OUT+                                 IN+ OUT+
                        V_ Ifwd                     IN- OUT-                     V_ Ire v                     IN- OUT-               R1             IN- OUT-                    R2           IN- OUT-                  R3
                          0V dc                    EV AL UE                       0V dc                      ET AB LE                10 Me g       EV AL UE                     10 Me g     EV AL UE                   10 Me g

          K
                                             IF(V(A,K )>0, 0,V(A,K))                                       V(Vre v)              2.5 1E -6 *e xp (0.05 32 30 6*(-V (V re v)))             V(I_re v0 )*V(Vr_ sma l l)-(-I(V_ Ire v))
                                                                                                           TA BL E = (-0 .1,1) (0 ,0)
                                             0



                                        Ir
                                                                                                                             y=m*Vr+A
                                                                                                                             ln(Ir)=Vr*B*in(e)+ln(A)
                          y=ln(Ir)
                                                                                   傾き m=B*ln(e)
                          k=ln(A)
                                             Vr_small                                                    Vr

                                                                                 Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011                                                                                                      5
ショットキ・バリア・ダイオードモデル(等価回路モデル)

*$
* PART NUMBER:CSD01060A
* MANUFACTURER: Cree, Inc.
* VRM=600,Io=1A                                                              E_E2         VR_SMALL 0 TABLE { V(Vrev) }
* All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc.                    + ( (-0.1,1) (0,0) )
.SUBCKT CSD01060A PIN1 PIN2 CASE                                             D_D3         IN IN2 DCSD01060
X_U1 PIN2 CASE CSD01060_pro                                                  R_R1         0 VR_SMALL 10MEG
R_Rs PIN1 CASE 10u                                                           D_D4         VREV1 0 DCSD01060
.ENDS                                                                        R_R2         0 I_REV0 10MEG
*$                                                                           R_R3         0 I_REV 10MEG
.SUBCKT CSD01060_pro A K                                                     .MODEL DCSD01060 D
V_V_I       A N00040 0Vdc                                                    + IS=10.000E-21 N=.84507 RS=.37671 IKF=12.100
V_V_Ifwd       IN2 K 0Vdc                                                    + CJO=111.88E-12 M=.39264 VJ=.54581
E_E1       VREV 0 VALUE { IF(V(A,K)>0, 0,V(A,K)) }                           + BV=1000 IBV=20.000E-6
E_E3       I_REV0 0 VALUE { 1.4857e-08*exp(0.0089931*(-V(Vrev))) }           + ISR=0 NR=1 EG=3.0 TT=0
E_E4       I_REV 0 VALUE { V(I_rev0)*V(Vr_small)-(-I(V_V_Irev)) }            .ENDS
E_E6       IN K VALUE { IF(V(A,K)>0, V(A,K),0) }                             *$
V_V_Irev       VREV1 VREV 0Vdc
G_ABMI1        N00040 K VALUE { I(V_V_Ifwd)-V(I_rev) }




                                                                     スパイス・パークで無償提供中 http://www.spicepark.com

                                                   Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011                                  6
ショットキ・バリア・ダイオードモデル(等価回路モデル)

Reverse Characteristic
50uA

                         R1


                         0.01m        PIN1
                                                     CASE
                                      PIN2
40uA        0Vdc
                   V1




                    0
30uA




20uA




10uA




  0A
       0V        0.2KV        0.4KV          0.6KV          0.8KV 1.0KV
             I(R1)
                                  V_V1

   プロフェッショナルモデル(等価回路モデル)の場合、逆方向特性に再現性があります。スタンダードモデル(パラメータ
   モデル)の場合、降伏点のみの表現であり、逆方向特性について再現性はありません。降伏点は、モデルパラメータ、
   BVとIBVで表現しています。
                                                            Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011   7
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                          8

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ショットキ・バリア・ダイオードのスパイスモデル

  • 1. ショットキ・バリア・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. ショットキ・バリア・ダイオードモデルの推移 順方向特性(共通) 接合容量特性(共通) 逆方向特性(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 SiC SBD モデル モデル モデル (パラーメータ (等価回路モデル) (等価回路モデル) モデル) 青色はSiデバイス 橙色はSiCデバイス 赤で囲まれた等価回路は共通 Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 2
  • 3. ショットキ・バリア・ダイオードモデル SiからSiC(シリコン・カーバイド)への期待 SiC(シリコン・カーバイド)は3つの大きな特徴があります。 (1)リカバリー時間が非常に小さい SiCデバイスは多数キャリア・デバイスの為、蓄積された少数キャリアが ありません。よって、逆回復電流がありません。これは-di/dt法で逆回復 特性を測定した場合のtrrが非常に小さい値である事を意味します。 (2)ブレークダウン電圧がシリコンの約10倍 Siデバイスと比較して約10倍高いSiCデバイスは、オン抵抗を低くする事が 出来、これが大きな特徴になります。 (3)バンドギャップがSiデバイスの約3倍 スパイスのモデルパラメータではEGに相当します。Siデバイスの場合、 EG=1.11ですが、SiC(6H)の場合、EG=2.86、SiC(4H)の場合、EG=3.02と なります。 Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 3
  • 4. ショットキ・バリア・ダイオードモデル(等価回路モデル) V_V_I 0Vdc N00040 A E6 IN+ OUT+ IN- OUT- IN EVALUE D3 0 IF(V(A,K)>0, V(A,K),0) IN2 CSD01060 I(V_If wd)-V(I_rev ) V_If wd 0Vdc K E1 E2 E3 IF(V(A,K)>0, 0,V(A,K)) TABLE = ((-0.1,0.74(0,0)) 1.4857e-08*exp(0.0089931*(-V(Vrev))) Vrev Vrev 1 Vr_small I_rev 0 I_rev IN+ OUT+ IN+ OUT+ IN+ OUT+ IN+ OUT+ IN- OUT- V_Irev IN- OUT- R1 IN- OUT- R2 IN- OUT- R3 EVALUE 0Vdc ETABLE EVALUE EVALUE D4 V(Vrev ) 10MEG 10MEG E4 10MEG CSD01060 V(I_rev 0)*V(Vr_small)-(-I(V_Irev )) 0 SiCショットキ・バリア・ダイオードの等価回路図 (Bee Technologies Model) Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 4
  • 5. ショットキ・バリア・ダイオードモデル(等価回路モデル) V_ I A 0V dc E6 IN+ OUT+ IN- OUT- EV AL UE I(V _Ifwd )-V(I_re v) IF(V(A,K )>0, V(A,K),0) IN 0 D1 D2 FS Q0 5A0 4_ 25 DE G01 E1 FS Q0 5A0 4_ 25 DE G01 E2 E3 E4 Vre v Vre v1 Vr_ sma l l I_rev0 I_rev IN2 IN+ OUT+ IN+ OUT+ IN+ OUT+ IN+ OUT+ V_ Ifwd IN- OUT- V_ Ire v IN- OUT- R1 IN- OUT- R2 IN- OUT- R3 0V dc EV AL UE 0V dc ET AB LE 10 Me g EV AL UE 10 Me g EV AL UE 10 Me g K IF(V(A,K )>0, 0,V(A,K)) V(Vre v) 2.5 1E -6 *e xp (0.05 32 30 6*(-V (V re v))) V(I_re v0 )*V(Vr_ sma l l)-(-I(V_ Ire v)) TA BL E = (-0 .1,1) (0 ,0) 0 Ir y=m*Vr+A ln(Ir)=Vr*B*in(e)+ln(A) y=ln(Ir) 傾き m=B*ln(e) k=ln(A) Vr_small Vr Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 5
  • 6. ショットキ・バリア・ダイオードモデル(等価回路モデル) *$ * PART NUMBER:CSD01060A * MANUFACTURER: Cree, Inc. * VRM=600,Io=1A E_E2 VR_SMALL 0 TABLE { V(Vrev) } * All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. + ( (-0.1,1) (0,0) ) .SUBCKT CSD01060A PIN1 PIN2 CASE D_D3 IN IN2 DCSD01060 X_U1 PIN2 CASE CSD01060_pro R_R1 0 VR_SMALL 10MEG R_Rs PIN1 CASE 10u D_D4 VREV1 0 DCSD01060 .ENDS R_R2 0 I_REV0 10MEG *$ R_R3 0 I_REV 10MEG .SUBCKT CSD01060_pro A K .MODEL DCSD01060 D V_V_I A N00040 0Vdc + IS=10.000E-21 N=.84507 RS=.37671 IKF=12.100 V_V_Ifwd IN2 K 0Vdc + CJO=111.88E-12 M=.39264 VJ=.54581 E_E1 VREV 0 VALUE { IF(V(A,K)>0, 0,V(A,K)) } + BV=1000 IBV=20.000E-6 E_E3 I_REV0 0 VALUE { 1.4857e-08*exp(0.0089931*(-V(Vrev))) } + ISR=0 NR=1 EG=3.0 TT=0 E_E4 I_REV 0 VALUE { V(I_rev0)*V(Vr_small)-(-I(V_V_Irev)) } .ENDS E_E6 IN K VALUE { IF(V(A,K)>0, V(A,K),0) } *$ V_V_Irev VREV1 VREV 0Vdc G_ABMI1 N00040 K VALUE { I(V_V_Ifwd)-V(I_rev) } スパイス・パークで無償提供中 http://www.spicepark.com Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 6
  • 7. ショットキ・バリア・ダイオードモデル(等価回路モデル) Reverse Characteristic 50uA R1 0.01m PIN1 CASE PIN2 40uA 0Vdc V1 0 30uA 20uA 10uA 0A 0V 0.2KV 0.4KV 0.6KV 0.8KV 1.0KV I(R1) V_V1 プロフェッショナルモデル(等価回路モデル)の場合、逆方向特性に再現性があります。スタンダードモデル(パラメータ モデル)の場合、降伏点のみの表現であり、逆方向特性について再現性はありません。降伏点は、モデルパラメータ、 BVとIBVで表現しています。 Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 7
  • 8. 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 8