[發明專利]PIN二極管的時域等效電路模型及建模方法

有效

• 申請號: 201510872801.1
• 申請日: 2015-12-02
• 公開（公告）號: CN105303005A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 王冬冬;鄧峰;張崎;高嵐
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

技術領域

本發明屬于半導體器件的仿真領域，具體涉及一種PIN二極管的時域等效電路模型及建模方法。

背景技術

當射頻、微波敏感電子信息系統暴露于電磁脈沖輻射場時，接收通道中的濾波模塊、限幅模塊和低噪聲放大模塊會受到電磁脈沖能量沖擊。根據目前的電磁脈沖輻射場等級,需要重點關注限幅模塊的性能，因為限幅模塊在電磁脈沖注入時的時域響應特性(如啟動時間、泄露電平),決定了接收通道是否會發生損傷或者受到何種程度的干擾。為了預測這些效應，需要建立可靠的仿真模型。限幅模塊仿真的難點在于PIN二極管的建模。在很多商用仿真軟件中，只有常規PN結二極管的時域模型，并沒有PIN二極管的時域模型。為分析PIN二極管的微波性能，可以采用含有集總參數元件的等效電路，如正向、反向直流偏壓下的各種等效電路，但這類等效電路為PIN二極管穩態時的情況，未能反映出電荷存儲效應的尖峰泄漏與恢復時間瞬態過程。

發明內容

本發明的目的在于提供一種PIN二極管的時域等效電路模型及建模方法，該模型及建模方法能解決現有電路級電磁仿真商業軟件中的通用二極管仿真模型不能模擬PIN限幅二極管在電磁脈沖作用下瞬態響應特性的問題。

本發明所采用的技術方案是：一種PIN二極管的時域等效電路模型，包括四個子電路；

子電路1包括封裝電容C_pack，所述封裝電容C_pack的一端與輸入端P1連接，封裝電容C_pack的另一端與輸出端P2連接；封裝電容C_pack的一端通過引線電感L_wire與電阻R_min和受控電流源G_mod的串聯連接后再與受控電流源G_diode串聯；所述電流受控源G_diode與輸出端P2連接；電阻R_min和受控電流源G_mod相串聯后再與電阻R_max并聯；結電容C_j串聯于引線電感L_wire和輸出端P2之間；

子電路2包括受控電壓源E_j，所述受控電壓源E_j的負極接地，受控電壓源E_j的正極依次與電壓源v_S1、二極管D_j串聯后再接地；

子電路3包括受控電壓源E_q0，所述受控電壓源E_q0的負極接地，受控電壓源E_q0的正極與電壓源v_S2的負極連接，電壓源v_S2的正極與受控電流源G_r連接后接地；電壓源v_S2的負極與梯形RC網絡連接；

子電路4包括受控電流源G_qc，所述受控電流源G_qc的負極接地；受控電流源G_qc的正極與負載電阻R_qc的一端相連，負載電阻R_qc的另一端接地；電容C_qc與電阻G_qc并聯。

更進一步的方案是，所述子電路2和子電路3中，電壓源v_S1和電壓源v_S2的值均為0；子電路2中受控電壓源E_j的值等于子電路1中受控電流源G_diode兩端的電壓；

子電路1中受控電流源G_diode的值等于流經子電路2中的二極管D_j管芯的總電流，也就是等于子電路3中通過電壓源v_S2的電流值；

子電路3中受控電壓源E_q0的值等于子電路2中通過電壓源v_S1的電流值；受控電流源G_r的值與子電路2中受控電壓源E_j電壓值的平方成正比，等于V(E_j)²/I_E，其中I_E是常數，等于10；

子電路4中受控電流源G_qc的值等于子電路3中通過電壓源v_S2的電流值，負載電阻R_qc＝τ，電容C_qc＝1。