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Modelli non lineari

1) Circuito equivalente di un diodo :

È costituito da una capacità parallelo che è quella tra il catodo e la anodo, in parallelo ad essa si ha la serie di una induttanza, una resistenza ed il parallelo tra una conduttanza non lineare ed una capacità anche essa non lineare, quest´ultima tiene conto del fatto che a seconda della polarizzazione del diodo la regione di svuotamento è più o meno svuotata e quindi la capacità varia essendo legata alla distanza tra i portatori.

 

2) Componenti intrinseci ed estrinseci :

I componenti intrinseci sono quelli il cui valore dipende dalla polarizzazione sono pertanto non lineari e vengono generalmente descritti mediante una funzione al contrario di quanto si ha per i componenti estrinseci che possono essere descritti con un numero e corrispondono ai parassiti del circuito.

 

3) Necessità di effettuare misure veloci :

a)       La curva che descrive il comportamento di un diodo non è isoterma, i valori sono funzione della temperatura infatti salendo o scendendo lungo la curva ciò che cambia è che in un caso il diodo è freddo e per via della sua inerzia termica ci metterà un pò a scaldarsi mentre nella altro caso è già caldo.

b)       Nei semiconduttori ci sono delle impurità che fungono da trappole ed effettuano il processo di ricombinazione il quale sottrae dei portatori, il tempo di detrappolamento è di qualche ms quindi molto elevato rispetto ai ns che caratterizzano il periodo corrispondente alle frequenze superiori al GHz. La conseguenza di questo effetto è che le caratteristiche di un FET presentano un tratto con rds negativa.

 

4) caratterizzazione di un dispositivo non lineare :

a)       si associa al dispositivo un circuito equivalente a parametri concentrati, in realtà uno a parametri distribuiti sarebbe più attinente ma la sua elaborazione lunga e complessa pertanto per il progetto si preferisce questa soluzione meno attendibile ma più veloce

b)       si sceglie la funzione interpolante tra un gruppo di circa 20 già realizzate

 

5) Primo metodo per l´estrazione del circuito equivalente dalle misure :

Consideriamo il modello di diodo precedentemente descritto, il valore dei componenti può essere determinato a partire dalle misure con i seguenti passi logici :

a)       si effettuano delle misure che ci danno la parte reale e la parte immaginaria della impedenza presentata dal diodo

b)       si scrive una funzione obiettivo g(Cpar , L par , Rpar , I0 , h , G, a, g) che contiene tutti i parametri che caratterizzano il circuito equivalente e viene definita una distanza

c)       si da inizialmente un valore qualsiasi ad h ed I0 dopodiché variandoli si cerca di minimizzare la distanza

 

6) Secondo metodo per l´estrazione del circuito equivalente dalle misure  :

Si ricava prima il valore dei componenti estrinseci e successivamente quello dei componenti intrinseci mediante la seguente procedura :

a)       Applicando una corrente molto elevata si possono trascurare i componenti intrinseci del diodo pertanto dal valore della parte reale della Z misurata per f=0 si può dedurre la resistenza parassita mentre l´induttanza e la capacità parassita possono essere individuate a partire dalla individuazione della frequenza di risonanza. Queste misure vengono chiamate “misure fredde” e consentono l´individuazione del valore dei parassiti

b)       Passiamo dalla Z alla Y e sottraiamo la capacità parallelo già nota dopodiché si ritorna alla Z e si sottrae l´induttanza serie anche essa nota dal passo precedente, si passa ancora alla y a questo punto dalla intersezione con la asse delle ordinate della parte reale della ammettenza si determina la conduttanza intrinseca mentre dalla pendenza della parte immaginaria si determina la capacità intrinseca.

c)       La procedura deve essere ripetuta per ogni punto di polarizzazione considerato di interesse dopodiché si interpola