【摘 要】
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PN结二极管是一种常见的简单器件，同时也是研究其他半导体器件的基础，大部分PN结二极管模型都只有解析模型而没有电路实现，另外模型无法同时满足复杂性和准确性。本文综合半导体物理、电网络理论并结合目前的研究热点-分数阶微积分，通过用分数阶矢量匹配法拟合全电流方程，并结合频域非线性最小二乘法优化非同元次项系数，进而推导出一种新的PN结长基二极管分数阶模型，通过求解超越方程和用反向恢复法提取两个模型参数。
【机 构】
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华北电力大学(保定) 华北电力大学
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PN结二极管是一种常见的简单器件，同时也是研究其他半导体器件的基础，大部分PN结二极管模型都只有解析模型而没有电路实现，另外模型无法同时满足复杂性和准确性。本文综合半导体物理、电网络理论并结合目前的研究热点-分数阶微积分，通过用分数阶矢量匹配法拟合全电流方程，并结合频域非线性最小二乘法优化非同元次项系数，进而推导出一种新的PN结长基二极管分数阶模型，通过求解超越方程和用反向恢复法提取两个模型参数。对于二极管重要的开关特性，本文主要分析了分数阶模型模拟PN结二极管的反向瞬态响应，通过使用分数阶预估矫正法得到模型仿真结果，同时用分数阶模型仿真结果分别与二极管2CZ82A反向瞬态实验的反向恢复过程以及高阶动态模型进行比较，说明了分数阶模型能较好地模拟二极管的反向瞬态特性并能准确地预测其少数载流子存储时间。通过对分数阶模型局部线性化处理，结合传统小信号分析法推导出了分数阶小信号模型，并得到小信号等效电路，利用分数阶小信号模型的归一化导纳、高阶动态模型小信号导纳和准确小信号导纳函数进行比较，此外还通过实验验证发现分数阶模型再模拟PN结二极管频关特性具有更好的效果。
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