Арсенид-галлиевый полевой транзистор (SPICE-модель)#

block — Внешний вид блока в REPEAT VISION#

Блок Арсенид-галлиевый полевой транзистор (SPICE-модель) представляет собой SPICE-модель арсенид-галлиевого полевого транзистора, которая реализует три уровня модели. Блок реализует следующую схему замещения, изображённую на рис. 1 :

Тепловое напряжение рассчитывается по формуле (1) :

(1)#\[VT=\frac{k \cdot T}{q}\]

где:

\(k\) – постоянная Больцмана, \(k=1.38 \cdot 10^{-23}\) [Дж/К];

\(T\) – температура диода, [К];

\(q\) – элементарный электрический заряд электрона, \(q=1.602 \cdot 10^{-19}\) [Кл].

Ток \(I_d\) рассчитывается по формулам:

Для модели первого уровня (Level 1):

область отсечки (\(U_{gs}\) ≤ VTO) (2) :

(2)#\[I_d=0\]

линейная область и область насыщения (\(U_{gs}\) > VTO) (3) :

(3)#\[I_d=BETA \cdot (1+ LAMBDA \cdot U_{ds}) \cdot (U_{gs} - VTO)^2 \cdot tanh(ALPHA \cdot U_{ds})\]

Для модели второго уровня (Level 2):

область отсечки (\(U_{gs}\) ≤ VTO) (2);
линейная область и область насыщения (\(U_{gs}\) > VTO) (4) :

(4)#\[\begin{split} Kt =\begin{cases}1-(1-\frac{U_{ds}\cdot ALPHA}{3})^3 , & \ 0<U_{ds}<\frac{3}{ALPHA}\\1, & U_{ds}\geq \frac{3}{ALPHA} \end{cases} \\ I_d=BETA \cdot (1+LAMBDA \cdot U_{ds})\cdot (U_{gs}- VTO)^2 \cdot \frac{Kt}{(1+B \cdot (U_{gs}-VTO))} \end{split}\]

Для модели третьего уровня (Level 3):

область отсечки (\(U_{gs}\) ≤ VTO) (2);
линейная область и область насыщения (\(U_{gs}\) > VTO) (5) :

(5)#\[\begin{split} Kt =\begin{cases}1-(1-\frac{U_{ds}\cdot ALPHA}{3})^3 , & \ 0<U_{ds}<\frac{3}{ALPHA}\\1, & U_{ds}\geq \frac{3}{ALPHA} \end{cases} \\ I_{dso}=BETA \cdot (U_{gs} - (VTO - GAMMA \cdot U_{ds}))^Q \cdot Kt \\ I_d=\frac{I_{dso}}{(1+DELTA \cdot U_{ds} \cdot I_{dso})} \end{split}\]

Емкости схемы замещения рассчитываются по формулам:

Для модели первого уровня (Level 1) (6) :

(6)#\[\begin{split}C_{gs}=\begin{cases}\frac{CGS}{(1-\frac{U_{gs}}{VBI})^M} , & \ U_{gs}\leq FC \cdot VBI\\CGS \cdot (1-FC)^{-(1+M)}\cdot (1-FC \cdot (1+M)+M \cdot (\frac{U_{gs}}{VBI})), & U_{gs}> FC \cdot VBI \end{cases} \\C_{gd}=\begin{cases}\frac{CGD}{(1-\frac{U_{gd}}{VBI})^M} , & \ U_{ds}\leq FC \cdot VBI\\CGD \cdot (1-FC)^{-(1+M)}\cdot (1-FC \cdot (1+M)+M \cdot (\frac{U_{gd}}{VBI})), & U_{ds}> FC \cdot VBI \end{cases}\end{split}\]

Для моделей второго и третьего уровней (Level 2, Level 3) (7) :

(7)#\[\begin{split}Ve=\frac{(U_{gs}+U_{gd}+\sqrt{(U_{gs}-U_{gd})^2+\frac{1}{ALPHA^2}})}{2}\\Vn.pre=\frac{(Ve + VTO + \sqrt{(Ve-VTO)^2+DELTA^2)}}{2}\\Vn=\begin{cases}\ Vn.pre , & \ Vn.pre<VMAX\\VMAX, & Vn.pre\geq VMAX \end{cases}\\K1=\frac{1+ \frac{Ve-VTO}{\sqrt{(Ve-VTO)^2+VDELTA^2}}}{2}\\K2=\frac{1+ \frac{U_{gs}-U_{gd}}{\sqrt{(U_{gs}-U_{gd})^2+\frac{1}{ALPHA^2}}}}{2}\\K3=\frac{1-\frac{U_{gs}-U_{gd}}{\sqrt{(U_{gs}-U_{gd})^2+\frac{1}{ALPHA^2}}}}{2}\\Cgs=\frac{CGS \cdot K1 \cdot K2}{\sqrt{1-\frac{Vn}{VBI}}}+CGD \cdot K3\\Cgd=\frac{CGS \cdot K1 \cdot K3}{\sqrt{1-\frac{Vn}{VBI}}}+CGD \cdot K2\end{split}\]

1. Свойства#

Свойство	Значение по умолчанию	Описание	Единицы измерения
Уровень модели: Уровень 1; Уровень 2; Уровень 3	Уровень 1	–	–
AREA – относительная площадь транзистора	1.0	–	–
VTO – барьерный потенциал перехода	-2.5	–	В
ALPHA – параметр насыщения напряжения	2.0	–	В\(^{-1}\)
BETA – коэффициент пропорциональности	0.1	–	А/В\(^2\)
B – параметр легирования	0.3	–	В\(^{-1}\)
LAMBDA – параметр модуляции длины канала	0.0	–	В\(^{-1}\)
GAMMA – параметр статической обратной связи	0.0	–	–
DELTA – параметр выходной обратной связи	0.0	–	В\(^{-1}\)
Q – показатель степени	2.0	–	–
RG – омическое сопротивление затвора	0.0	–	Ом
RD – омическое сопротивление стока	0.0	–	Ом
RS – омическое сопротивление истока	0.0	–	Ом
IS – ток насыщения р-n-перехода затвор-канал	1.0E-14	–	А
N – коэффициент эмиссии p-n-перехода затвор-канал	1.0	–	–
M – коэффициент плавности p-n-перехода затвора	0.5	–	–
VBI – потенциал р-n-перехода затвора	1.0	–	В
CGD – ёмкость затвор-сток при нулевом смещении	1.0E-9	–	Ф
CGS – ёмкость затвор-исток при нулевом смещении	1.0E-9	–	Ф
CDS – ёмкость сток-исток фиксированная	1.0E-9	–	Ф
FC – коэффициент нелинейности барьерной ёмкости прямосмещенного p-n-перехода	0.5	–	–
VDELTA – напряжение перехода емкости	0.2	–	В
VMAX – напряжение ограничения емкости	0.5	–	В
EG – ширина запрещенной зоны	1.12	–	эВ
XTI – температурный коэффициент IS	0.0	–	–
VTOTC – температурный коэффициент VTO	0.0	–	В/°C
BETATCE – температурный коэффициент BETA	0.0	–	%/°C
TRG1 – температурный коэффициент RG	0.0	–	°C⁻¹
TRD1 – температурный коэффициент RD	0.0	–	°C⁻¹
TRS1 – температурный коэффициент RS	0.0	–	°C⁻¹
T – температура транзистора	27.0	–	°C
Tnom – температура, при которой измерены параметры модели	27.0	–	°C

2. Входы и выходы#

Параметры	Вход/Выход	Описание	Единицы измерения	Тип порта
Сток	Вход	-	-	Электроника
Затвор	Вход	-	-	Электроника
Исток	Выход	-	-	Электроника

Для того, чтобы посмотреть возможности подключения блока необходимо перейти на страницу Описание портов блоков