[发明专利]PIN二极管的时域等效电路模型及建模方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件的仿真领域，具体涉及一种PIN二极管的时域等效电路模型及建模方法。

背景技术

当射频、微波敏感电子信息系统暴露于电磁脉冲辐射场时，接收通道中的滤波模块、限幅模块和低噪声放大模块会受到电磁脉冲能量冲击。根据目前的电磁脉冲辐射场等级,需要重点关注限幅模块的性能，因为限幅模块在电磁脉冲注入时的时域响应特性(如启动时间、泄露电平),决定了接收通道是否会发生损伤或者受到何种程度的干扰。为了预测这些效应，需要建立可靠的仿真模型。限幅模块仿真的难点在于PIN二极管的建模。在很多商用仿真软件中，只有常规PN结二极管的时域模型，并没有PIN二极管的时域模型。为分析PIN二极管的微波性能，可以采用含有集总参数元件的等效电路，如正向、反向直流偏压下的各种等效电路，但这类等效电路为PIN二极管稳态时的情况，未能反映出电荷存储效应的尖峰泄漏与恢复时间瞬态过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PIN二极管的时域等效电路模型及建模方法，该模型及建模方法能解决现有电路级电磁仿真商业软件中的通用二极管仿真模型不能模拟PIN限幅二极管在电磁脉冲作用下瞬态响应特性的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种PIN二极管的时域等效电路模型，包括四个子电路；

子电路1包括封装电容C_pack，所述封装电容C_pack的一端与输入端P1连接，封装电容C_pack的另一端与输出端P2连接；封装电容C_pack的一端通过引线电感L_wire与电阻R_min和受控电流源G_mod的串联连接后再与受控电流源G_diode串联；所述电流受控源G_diode与输出端P2连接；电阻R_min和受控电流源G_mod相串联后再与电阻R_max并联；结电容C_j串联于引线电感L_wire和输出端P2之间；

子电路2包括受控电压源E_j，所述受控电压源E_j的负极接地，受控电压源E_j的正极依次与电压源v_S1、二极管D_j串联后再接地；

子电路3包括受控电压源E_q0，所述受控电压源E_q0的负极接地，受控电压源E_q0的正极与电压源v_S2的负极连接，电压源v_S2的正极与受控电流源G_r连接后接地；电压源v_S2的负极与梯形RC网络连接；

子电路4包括受控电流源G_qc，所述受控电流源G_qc的负极接地；受控电流源G_qc的正极与负载电阻R_qc的一端相连，负载电阻R_qc的另一端接地；电容C_qc与电阻G_qc并联。

更进一步的方案是，所述子电路2和子电路3中，电压源v_S1和电压源v_S2的值均为0；子电路2中受控电压源E_j的值等于子电路1中受控电流源G_diode两端的电压；

子电路1中受控电流源G_diode的值等于流经子电路2中的二极管D_j管芯的总电流，也就是等于子电路3中通过电压源v_S2的电流值；

子电路3中受控电压源E_q0的值等于子电路2中通过电压源v_S1的电流值；受控电流源G_r的值与子电路2中受控电压源E_j电压值的平方成正比，等于V(E_j)²/I_E，其中I_E是常数，等于10；

子电路4中受控电流源G_qc的值等于子电路3中通过电压源v_S2的电流值，负载电阻R_qc＝τ，电容C_qc＝1。