找寻弱信号检波二极管的方法

gxg0000

小信号检波用什么样的二极管效率更高，Ben H.Tongue先生在他的文献中已有阐述，文中主要观点和结论是这样说的，二极管的理想因子n与饱和电流Is的乘积被称之为“品质因素”，乘积(n*Is)越小检波效率越高，当然n与Is不可能无限小下去，n的最小极限是1.0，饱和电流Is也受到Rd的限制。
原文链接：
http://kearman.com/bentongue/xtalset/15adi_eq/15adi_eq.html
仅供参考！

这些什么n、Is都很抽象或非常难以理解，图形显示是最直观的（能从图示仪中直接观察），如何能直观地从二极管转移特性图形上反映出效率的高低，通过以下11组数据样本，绘制出11条转移特性曲线，找出n*Is最小的图形曲线，看看是什么形状的曲线。
表格中；
n     理想因子
Is    饱和电流
Rd    零电阻
n*Is  品质因素
Vd    二极管正向电压
Id    二极管正向电流
表中计算是在室温下，热电势VT=26mV







结论：
图形中不难看出，红色曲线n*Is乘积最小，100mV以下小信号检波检波效率最高，从图形曲线也能看出红色曲线曲率最大，管压降Vd最低，原点附近的动态电阻Rd最高。
现在用于检波的肖特基二极管，很大一部分理想因子n在1.0~1.1，非常接近二极管理想指数模型了，已没有过多的选择余地，在容许的矿机匹配条件下，尽可能地选择饱和电流Is较小的。


补充内容：
获取二极管n、Is等参数的方法，本人知晓可以从两个途径得到；
第一个方法是实测，可参考下列链接
http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=1828102&extra=

第二个方法是查阅二极管厂商提供模型数据，可以从电路仿真软件中查看。

n与转移特性的关系.rar (7 KB, 下载次数: 117)

2022-11-2 10:40 上传

点击文件名下载附件

补充内容 (2022-11-3 16:41):
补充说明：图中未绘制出原点到饱和电流段曲线

谢谢各位老师们加分点赞！

138139l

好资料谢谢分享。

18038003904

谢谢gxg000老师提供的知识示教，学习了！
看到在电路仿真软件模型中能查到相关参数，于是从网上下了一个MultiSim10,发现所带数据库是一个设了密码、改过后缀名的MS ACCESS文件，于是又现找了一个工具读取数据库密码后成功打开。

大致看了下，在SYS_MODEL表中，模型数据存放于DATA字段，数据格式随字段Copyright_ID（不同模型提供方？）不同而不同，同时对于二极管类的模型好像在Copyright_ID=IIT AND LEVEL=L1时才会出现N（理想因子？）参数。
用这个方法似乎能简单高效的找出“优秀”二极管型号。这个资料提示最新的Multisim14.3共收录了与二极管有关的模型共计约5万多种，但是新版软件要在win10 64bit下安装，自己电脑不满足所以没试。

未成之佛

多谢分享！

gxg0000

18038003904 发表于 2022-11-2 15:34
谢谢gxg000老师提供的知识示教，学习了！
看到在电路仿真软件模型中能查到相关参数，于是从 ...

有没有发现有个别的二极管N<1

18038003904

gxg0000 发表于 2022-11-2 19:52
有没有发现有个别的二极管N

有，大体搜了下，主要在整流稳压元件对应的模型里出现；还有一些出现N=1，主要在齐纳二极管里；有些模型里有类似.model dmod d (N=0.001)这样的定义，不清楚其中N的意义。


导出了一个EXCLE文件，数据库对应表里面没有一个明确的字段是用于区分元件类型的，所以只好用Ctrl+F搜。
MultiSim_Models.zip (662.08 KB, 下载次数: 100)

2022-11-2 20:57 上传

点击文件名下载附件

MultiSim_Models.z01.zip (700 KB, 下载次数: 97)

2022-11-2 20:58 上传

点击文件名下载附件

两个附件都下载，去掉第二个文件的.zip后缀再解压。
下面的是MultiSim14.3里的二极管型号清单，可作为参考。MultiSim14.3安装程序包里的ni-cds-2014-database_14.3.0.49153-0+f1_windows_x64.nipkg文件就是对应的数据库，如果电脑里有NI Package Manager可释放出来，这样就不用完整安装。MS ACCESS库密码可用Access Password Unlocker等工具查看。
Multisim14.3Diodes.zip (73 KB, 下载次数: 99)

2022-11-2 21:56 上传

点击文件名下载附件

gxg0000

18038003904 发表于 2022-11-2 21:00
有，大体搜了下，主要在整流稳压元件对应的模型里出现；还有一些出现N=1，主要在齐纳二极管里；有 ...

通常二极管理想的指数模型是不分硅、锗和肖特基等结构的，加入参数N只是为了区别不同类型二极管，比如锗管N大致在1.1~1.5之间，硅管1.8左右，我是这样理解的，不知对否。

18038003904

gxg0000 发表于 2022-11-2 22:07
通常二极管理想的指数模型是不分硅、锗和肖特基等结构的，加入参数N只是为了区别不同类型二极管，比如锗 ...

边与您互动边补习知识哈，如果错了希望有老师能予以指正。
我认为您说的是有道理的，我搜到的信息提示，理想因子的值与不同类型二极管内部的多数载流子与少数载流子的组合差异有关，因而它相应的值可以<1,介于1-2间，或者>2。参见这里：
https://www.electricalvolt.com/2022/05/ideality-factor-of-diode/#:~:text=Recombination%20Mechanisms%20%20%20%20Recombination%20Type%20,carrier%20ty%20...%20%202%20more%20rows%20
https://electronics.stackexchange.com/questions/369256/what-is-a-typical-diodes-ideality-factor
如果n*Is能表征二极管的检波效率，该论点没有限定适用的二极管类型，那就把各种二极管都n*Is一下，再来排个序。

补充内容 (2022-11-3 09:37):
看了这里的资料，我对二极管SPICE模型的定义有了一个初步框架认知：
https://blog.csdn.net/qq_42031914/article/details/110714218


补充内容 (2022-11-3 09:38):
这里的资料对二极管模型参数进行了说明：
https://ww2.mathworks.cn/help/sp ... 9c0eff0769fa9b78dff

补充内容 (2022-11-3 09:39):
https://ww2.mathworks.cn/help/sp ... fc2e7cefbd7f73e475d
上面资料里提到模型中N是二极管的品质因数（二极管发射系数），结合一楼定义，N=n*Is？

gxg0000

18038003904 发表于 2022-11-2 23:43
边与您互动边补习知识哈，如果错了希望有老师能予以指正。
我认为您说的是有道理的，我搜到的信息提示 ...

小陈老师知识面宽广，提供的资料很有价值，这篇文章我用微信翻译的，勉强能理解

二极管的理想因子

二极管的理想因子表示二极管遵循理想二极管方程的程度。实际上，没有二极管遵循理想二极管方程。然而，应该有一个参数或因素，应该告诉在二极管方程的变化程度。因此，理想因子是已知二极管方程与理想二极管方程的变化的参数。

复合机制

复合过程对直接带隙半导体具有主导作用。在这一过程中，非本征半导体通过带相反电荷的载流子的聚集和破坏来平衡多余的载流子。因此，复合过程导致以光子或热晶格振动的形式释放能量。

理想电压方程的表达式假定复合过程是通过带对带或通过大面积的陷阱发生的，而不是通过结。因此，根据这个复合的概念，下面给出了具有单位理想因子（n）的理想二极管方程。



然而，复合过程不仅发生在更大的区域，而且也发生在其他区域。这样，复合过程导致二极管不遵循理想二极管方程。

在理想二极管中，n=1，斜率约为每倍频程18 mv/倍频程(2X)电流变化，或60 mv/十年电流变化(10倍)，在27度C处，而在非理想二极管中，则为100 mv/10。n当温度为27℃时，斜率约为每倍频程36 mv(2倍)电流变化或120 mv/十年电流变化(10倍)。

理想二极管方程是具有理想因子单位的方程。下表显示了具有不同复合过程的二极管的理想系数。




以下因素影响二极管的理想因数。

电子漂移
扩散
耗尽区中的载流子组合
掺杂水平
制造工艺
材料的纯度

红圈中指明确实存在N<1的二极管，是什么二极管还没搞清？

xiaolaba

請問
三極管BC短接組成的超低漏電電流 Is 二極管有人分析過嗎

18038003904

gxg0000 发表于 2022-11-3 12:25
小陈老师知识面宽广，提供的资料很有价值，这篇文章我用微信翻译的，勉强能理解

二极管的理想因子

我简单理解为：理想因子就是表征现实与理想间的吻合度，当N=1时最吻合，其余都是欠吻合或不吻合。
我找到另两份资料，证实SPICE模型里的N=n=发射系数=品质因子？=理想因子。

模型中会出现N=1，可能是因为它是“模型”，是为了观察某些参数的演变规律，而把另一些参数（例如N）设定为了理想值吧。

18038003904

xiaolaba 发表于 2022-11-3 13:24
請問
三極管BC短接組成的超低漏電電流 Is 二極管有人分析過嗎

对您介绍的这个小工具有兴趣：
http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=2026027&extra=

xiaolaba

18038003904 发表于 2022-11-3 14:29
对您介绍的这个小工具有兴趣：
http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=2 ...

那個"老鼠牌"的實驗用具, 確實有些幫助, 起碼對玩家來說不是遙不可及的器材.
俺用它測過KSP10組成的穩壓參考600mv還真是準
期待你的試驗分享

gxg0000

xiaolaba 发表于 2022-11-3 13:24
請問
三極管BC短接組成的超低漏電電流 Is 二極管有人分析過嗎

有时间试试看，Is太小也不行，很难与负载匹配

xiaolaba

gxg0000 发表于 2022-11-3 19:49
有时间试试看，Is太小也不行，很难与负载匹配

期待你的心得分享