4.11 다이오드의 소신호 모델 (Small Signal Model of a Diode)

4.11.0 다이오드 소신호 모델 

 

 > PN 다이오드는 DC 전류 Idc에 의해 바이어스 된다. 

 

 > 다이오드 전압 or 전류 값이 조금 변화할 때 다이오드가 얼마냐 반응하는지 분석하는데 소신호 모델이 사용된다. 

 

 > 병렬 RC 회로가 있고 qV/kT >>1 이라고 가정한다. 

 

 

 > 컨덕턴스는 다음과 같다. 

 

 > 상온에서 컨덕턴스는 Idc/26mV.

 

 > 전하 축적에서 사용된 시간의 함수로 정의된 전류 I를 이용한 소신호 커패시턴스는 다음과 같다. 

 

 > 해당 커패시턴스는 확산 커패시턴스 혹은 전하 축적 커패시턴스라고 한다.

 

 > 이는 전하 축적과 관련있고 축적은 확산과 관련이 있기 때문이다. 

 

 > 공핍층 Cdep 도 존재하지만 Cdiff가 Dominant하다. 

 

 > 해당 커패시턴스는 시간에 의한 함수로 정의되고 값이 높으면 RC Delay에 의해서 회로 동작을 느리게한다. 

 

4.11.0 Small-Signal Model of Diodes

•PN diodes are biased by DC current Idc. To analyze how the diode responds to small variations in voltage or current, a small-signal model is used.

 

•Assuming there's a parallel RC circuit and qV/kT >>1,

•The conductance is given by:

 

•At room temperature, the conductance is G=26mVIdc

 

•The small-signal capacitance, denoted as C, defined as a function of the time used for charge accumulation with current I, is given by:

 

​

•This capacitance is related to charge accumulation, which is related to diffusion and accumulation since these processes are interlinked.

 

•While there's also a depletion capacitance Cdep, the diffusion capacitance Cdiff is dominant.

 

•This capacitance, being a function of time, has higher values, leading to slower circuit operation due to RC delay.

 

Reference 

-. Chenming Calvin Hu, Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits, PEARSON(2013)