Data sheet 1N4004 excerpt, after [D

Data sheet 1N4004 excerpt, after [DI4].

The diode statement begins with a diode element name which must begin with “d” plus optional characters. Example diode element names include: d1, d2, dtest, da, db, d101. Two node numbers specify the connection of the anode and cathode, respectively, to other components. The node numbers are followed by a model name, referring to a subsequent “.model” statement.

The model statement line begins with “.model,” followed by the model name matching one or more diode statements. Next, a “d” indicates a diode is being modeled. The remainder of the model statement is a list of optional diode parameters of the form ParameterName=ParameterValue. None are used in Example below. Example2 has some parameters defined. For a list of diode parameters, see Table below.

General form: d[name] [anode] [cathode] [modelname] .model ([modelname] d [parmtr1=x] [parmtr2=y] . . .) Example: d1 1 2 mod1 .model mod1 d Example2: D2 1 2 Da1N4004 .model Da1N4004 D (IS=18.8n RS=0 BV=400 IBV=5.00u CJO=30 M=0.333 N=2)
The easiest approach to take for a SPICE model is the same as for a data sheet: consult the manufacturer’s web site. Table below lists the model parameters for some selected diodes. A fallback strategy is to build a SPICE model from those parameters listed on the data sheet. A third strategy, not considered here, is to take measurements of an actual device. Then, calculate, compare and adjust the SPICE parameters to the measurements.


Diode SPICE parameters

Symbol Name Parameter Units Default
IS IS Saturation current (diode equation) A 1E-14
RS RS Parsitic resistance (series resistance) Ω 0
n N Emission coefficient, 1 to 2 - 1
τD TT Transit time s 0
CD(0) CJO Zero-bias junction capacitance F 0
φ0 VJ Junction potential V 1
m M Junction grading coefficient - 0.5
- - 0.33 for linearly graded junction - -
- - 0.5 for abrupt junction - -
Eg EG Activation energy: eV 1.11
- - Si: 1.11 - -
- - Ge: 0.67 - -
- - Schottky: 0.69 - -
pi XTI IS temperature exponent - 3.0
- - pn junction: 3.0 - -
- - Schottky: 2.0 - -
kf KF Flicker noise coefficient - 0
af AF Flicker noise exponent - 1
FC FC Forward bias depletion capacitance coefficient - 0.5
BV BV Reverse breakdown voltage V ∞
IBV IBV Reverse breakdown current A 1E-3
If diode parameters are not specified as in “Example” model above, the parameters take on the default values listed in Table above

and Table below. These defaults model integrated circuit diodes. These are certainly adequate for preliminary work with discrete devices

For more critical work, use SPICE models supplied by the manufacturer [DIn],

SPICE vendors, and other sources. [smi]


SPICE parameters for selected diodes; sk=schottky Ge=germanium; else silicon.

Part IS RS N TT CJO M VJ EG XTI BV IBV
Default 1E-14 0 1 0 0 0.5 1 1.11 3 ∞ 1m
1N5711 sk 315n 2.8 2.03 1.44n 2.00p 0.333 - 0.69 2 70 10u
1N5712 sk 680p 12 1.003 50p 1.0p 0.5 0.6 0.69 2 20 -
1N34 Ge 200p 84m 2.19 144n 4.82p 0.333 0.75 0.67 - 60 15u
1N4148 35p 64m 1.24 5.0n 4.0p 0.285 0.6 - - 75 -
1N3891 63n 9.6m 2 110n 114p 0.255 0.6 - - 250 -
10A04 10A 844n 2.06m 2.06 4.32u 277p 0.333 - - - 400 10u
1N4004 1A 76.9n 42.2m 1.45 4.32u 39.8p 0.333 - - - 400 5u
1N4004 data sheet 18.8n - 2 - 30p 0.333 - - - 400 5u
Otherwise, derive some of the parameters from the data sheet. First select a value for spice parameter N between 1 and 2. It is required for the diode equation (n). Massobrio [PAGM] pp 9, recommends “.. n, the emission coefficient is usually about 2.”

In Table above, we see that power rectifiers 1N3891 (12 A), and 10A04 (10 A) both use about 2. The first four in the table are not relevant because they are schottky, schottky, germanium, and silicon small signal, respectively.
The saturation current, IS, is derived from the diode equation, a value of (VD, ID) on the graph in Figure above, and N=2 (n in the diode equation).

ID = IS(eVD/nVT -1) VT = 26 mV at 25oC n = 2.0 VD = 0.925 V at 1 A from graph 1 A = IS(e(0.925 V)/(2)(26 mV) -1) IS = 18.8E-9
The numerical values of IS=18.8n and N=2 are entered in last line of Table above for comparison to the manufacturers model for 1N4004, which is considerably different. RS defaults to 0 for now. It will be estimated later. The important DC static parameters are N, IS, and RS.

Rashid [MHR] suggests that TT, τD, the transit time, be approximated from the reverse recovery stored charge QRR, a data sheet parameter (not available on our data sheet) and IF, forward current.

ID = IS(eVD/nVT -1) τD = QRR/IF
We take the TT=0 default for lack of QRR. Though it would be reasonable to take TT for a similar rectifier like the 10A04 at 4.32u. The 1N3891 TT is not a valid choice because it is a fast recovery rectifier. CJO, the zero bias junction capacitance is estimated from the VR vs CJ graph in Figure above. The capacitance at the nearest to zero voltage on the graph is 30 pF at 1 V. If simulating high speed transient response, as in switching regulator power supplies, TT and CJO parameters must be provided.

The junction grading coefficient M is related to the doping profile of the junction. This is not a data sheet item. The default is 0.5 for an abrupt junction. We opt for M=0.333 corresponding to a linearly graded junction. The power rectifiers in Table above use lower values for M than 0.5.

We take the default values for VJ and EG. Many more diodes use VJ=0.6 than shown in Table above. However the 10A04 rectifier uses the default, which we use for our 1N4004 model (Da1N4001 in

Table above).

Use the default EG=1.11 for silicon diodes and rectifiers. Table above lists values for schottky and germanium diodes.

Take the XTI=3, the default IS temperature coefficient for silicon devices. See Table above for XTI for schottky diodes.

The abbreviated data sheet, Figure above, lists IR = 5 µA @ VR = 400 V, corresponding to IBV=5u and BV=400 respectively.

The 1n4004 SPICE parameters derived from the data sheet are listed in the last line of Table above for comparison to the manufacturer’s model listed above it. BV is only necessary if the simulation exceeds the reverse breakdown voltage of the diode, as is the case for zener diodes. IBV, reverse breakdown current, is frequently omitted, but may be entered if provided with BV.

Figure below shows a circuit to compare the manufacturers model, the model derived from the datasheet, and the default model using default parameters. The three dummy 0 V sources are necessary for diode current measurement. The 1 V source is swept from 0 to 1.4 V in 0.2 mV steps.

See .DC statement in the netlist in Table below. DI1N4004 is the manufacturer’s diode model, Da1N4004 is our derived diode model.




SPICE circuit for comparison of manufacturer model (D1), calculated datasheet model (D2), and default model (D3).


SPICE netlist parameters: (D1) DI1N4004 manufacturer’s model, (D2) Da1N40004 datasheet derived, (D3) default diode model.

*SPICE circuit from XCircuit v3.20 D1 1 5 DI1N4004 V1 5 0 0 D2 1 3 Da1N4004 V2 3 0 0 D3 1 4 Default V3 4 0 0 V4 1 0 1 .DC V4 0 1400mV 0.2m .model Da1N4004 D (IS=18.8n RS=0 BV=400 IBV=5.00u CJO=30 +M=0.333 N=2.0 TT=0) .MODEL DI1N4004 D (IS=76.9n RS=42.0m BV=400 IBV=5.00u CJO=39.8p +M=0.333 N=1.45 TT=4.32u) .MODEL Default D .end
We compare the three models in Figure below.

and to the datasheet graph data in Table below.
VD is the diode voltage versus the diode currents for the manufacturer’s model, our calculated datasheet model and the default diode model. The last column “1N4004 graph” is from the datasheet

voltage versus current curve in Figure above which we attempt to match. Comparison of the currents for the three model to the last column shows that the default model is good at low currents, the manufacturer’s model is good at high currents, and our calculated datasheet model is best of all up to 1 A. Agreement is almost perfect at 1 A because the IS calculation is based on diode voltage at 1 A. Our model grossly over states current above 1 A.




First trial of manufacturer model, calculated datasheet model, and default model.


Comparison of manufacturer model, calculated datasheet model, and default model to 1N4004 datasheet graph of V vs I.

model model model 1N4004 index VD manufacturer datasheet default graph 3500 7.000000e-01 1.612924e+00 1.416211e-02 5.674683e-03 0.01 4001 8.002000e-01 3.346832e+00 9.825960e-02 2.731709e-01 0.13 4500 9.000000e-01 5.310740e+00 6.764928e-01 1.294824e+01 0.7 4625 9.250000e-01 5.823654e+00 1.096870e+00 3.404037e+01 1.0 5000 1.000000e-00 7.395953e+00 4.675526e+00 6.185078e+02 2.0 5500 1.100000e+00 9.548779e+00 3.231452e+01 2.954471e+04 3.3 6000 1.200000e+00 1.174489e+01 2.233392e+02 1.411283e+06 5.3 6500 1.300000e+00 1.397087e+01 1.543591e+03 6.741379e+07 8.0 7000 1.400000e+00 1.621861e+01 1.066840e+04 3.220203e+09 12.
The solution is to increase RS from the default RS=0. Changing RS from 0 to 8m in the datasheet model causes the curve to intersect 10 A (not shown) at the same voltage as the manufacturer’s model. Increasing RS to 28.6m shifts the curve further to the right as shown in Figure below. This has the effect of more closely matching our datasheet model

to the datasheet graph (Figure above).

Table below shows that the current 1.224470e+01 A at 1.4 V matches the graph at 12 A. However, the current at 0.925 V has degraded from 1.096870e+00 above to 7.318536e-01.




Second trial to improve calculated datasheet model compared with manufacturer model and default model.


Changing Da1N4004 model statement RS=0 to RS=28.6m decreases the current at VD=1.4 V to 12.2 A.

.model Da1N4004 D (IS=18.8n RS=28.6m BV=400 IBV=5.00u CJO=30 +M=0.333 N=2.0 TT=0) model model 1N4001 index VD manufacturer datasheet graph 3505 7.010000e-01 1.628276e+00 1.432463e-02 0.01 4000 8.000000e-01 3.343072e+00 9.297594e-02 0.13 4500 9.000000e-01 5.310740e+00 5.102139e-01 0.7 4625 9.250000e-01 5.823654e+00 7.318536e-01 1.0 5000 1.000000e-00 7.39595

Kết quả (Việt) 1:

Dữ liệu tấm 1N4004 trích, sau khi [DI4].Tuyên bố diode bắt đầu với một diode yếu tố tên đó phải bắt đầu với "d" cộng với ký tự tùy chọn. Tên gọi nguyên tố ví dụ diode: d1, d2, dtest, da, db, d101. Hai số hiệu nút chỉ định kết nối của anode, cathode, tương ứng, để các thành phần khác. Số hiệu nút được theo sau bởi một tên mô hình, đề cập đến một tuyên bố tiếp theo ".model".Mô hình tuyên bố dòng bắt đầu với ".model", theo sau là tên mô hình phù hợp với một hoặc nhiều diode phát biểu. Tiếp theo, một "d" cho thấy một diode được mô phỏng. Phần còn lại của câu mô hình là một danh sách các tham số tùy chọn diode dạng ParameterName = ParameterValue. Không có được sử dụng trong ví dụ dưới đây. Example2 có một số thông số được xác định. Để biết danh sách các diode tham số, xem bảng dưới đây. Dạng tổng quát: d [tên] [anode] [cathode] [modelname] .model ([modelname] d [parmtr1 = x] [parmtr2 = y]...) Ví dụ: d1 1 2 mod1 .model mod1 d Example2: D2 1 2 Da1N4004 .model Da1N4004 D (= 18.8n RS = 0 BV = 400 IBV = 5.00u CJO = 30 M = 0.333 N = 2) Các phương pháp dễ nhất để thực hiện cho một mô hình gia vị là giống như một bảng dữ liệu: tham khảo trang web của nhà sản xuất. Bảng dưới đây liệt kê các thông số mô hình cho một số điốt đã chọn. Một chiến lược dự phòng là xây dựng một mô hình gia vị từ những tham số được liệt kê trên bảng dữ liệu. Một chiến lược thứ ba, không xem xét ở đây, là để lấy số đo của một thiết bị thực tế. Sau đó, tính toán, so sánh và điều chỉnh các thông số SPICE để các phép đo.Diode gia vị tham sốĐơn vị tham số tên biểu tượng mặc địnhLÀ là bão hòa hiện tại (diode phương trình) A 1E-14RS RS Parsitic sức đề kháng (loạt kháng) Ω 0Hệ số phát thải N n, 1 đến 2 - 1ΤD TT quá cảnh thời gian s 0CD(0) CJO Zero-thiên vị giao lộ điện dung F 0Φ0 VJ Junction tiềm năng V 1Hệ số chấm điểm giao lộ M m - 0,5--0,33 cho giao lộ tuyến tính xếp loại---0,5 cho đột ngột giao lộ--Ví dụ: năng lượng kích hoạt EG: eV 1.11--Si: 1,11----Ge: 0,67----Schottky: 0,69--Pi XTI là nhiệt độ số mũ - 3.0--giao lộ pn: 3.0----Schottky: 2.0--KF KF Flicker hệ số tiếng ồn - 0AF AF Flicker tiếng ồn mũ - 1FC FC chuyển tiếp thiên vị sự suy giảm hệ số điện dung - 0,5BV BV đảo ngược sự cố điện áp V ∞IBV IBV đảo ngược sự cố hiện tại 1E 3Nếu tham số diode không được xác định như trong "Ví dụ" mô hình ở trên, các tham số có trên các giá trị mặc định được liệt kê trong bảng ở trên và bảng dưới đây. Mặc định các mẫu vi mạch điốt. Đây là chắc chắn đầy đủ cho các công việc sơ bộ với thiết bị rời rạcCho công việc quan trọng hơn, sử dụng gia vị mô hình cung cấp bởi nhà sản xuất [DIn], Nhà cung cấp gia vị, và các nguồn khác. [smi]Gia vị tham số cho điốt đã chọn; SK = schottky Ge = gecmani; khác silicon.Một phần là RS N TT CJO M VJ ví dụ XTI BV IBVMặc định 1E-14 0 1 0 0 0,5 1 1,11 3 ∞ 1m1N5711 sk 315n 2.8 2,03 1.44n 2,00 p 0.333-0,69 2 70 10u1N5712 sk 680p 12 1.003 50 p 1.0p 0,5 0.6 0,69 2 20-1N34 Ge 200p 84 m 2.19 144n kích thước 4,82 p 0.333 0,75 0,67-60 15u1N4148 35p 64 m 1,24 5.0n 4.0 p 0.285 0.6 - 75-1N3891 63n 9.6m 2 110n 114p 0.255 0.6 - 250 -10A04 10A 844n 2,06 m 2,06 4.32u 277 p 0.333---400 10u1N4004 1A 76.9n 42,2 m 1,45 4.32u 39.8 p 0.333---400 5u1N4004 dữ liệu tờ 18.8n - 2 - 30 p 0.333---400 5uNếu không, lấy được một số các tham số từ bảng dữ liệu. Đầu tiên chọn một giá trị cho tham số gia vị N giữa 1 và 2. Nó là cần thiết cho phương trình diode (n). Massobrio [PAGM] pp 9, khuyến cáo "... n, Hệ số phát xạ thường là khoảng 2." Trong bảng ở trên, chúng ta thấy rằng 1N3891 chỉnh lưu điện (12 A), và 10A04 (10 A) cả hai sử dụng khoảng 2. Bốn đầu tiên trong bảng là không có liên quan bởi vì họ là schottky, schottky, gecmani, và tín hiệu nhỏ silic, tương ứng. Bão hòa hiện tại, IS, có nguồn gốc từ phương trình diode, một giá trị (VD, ID) trên đồ thị trong hình ở trên, và N = 2 (n trong phương trình diode). ID = IS(eVD/nVT-1) VT = 26 mV tại 25oC n = 2.0 VD = 0.925 V tại 1 A từ đồ thị 1 A = IS (e (0.925 V)/(2)(26 mV) -1) = 18.8E-9 Giá trị số của = 18.8n và N = 2 được nhập ở cuối dòng của bảng ở trên để so sánh mô hình nhà sản xuất cho 1N4004, mà là đáng kể khác nhau. RS mặc định là 0 cho bây giờ. Nó sẽ được dự kiến sau đó. Các thông số tĩnh DC quan trọng là N, IS, và RS.Rashid [MHR] cho thấy rằng các TT, τD, thời gian vận chuyển, thể xấp xỉ từ đảo ngược phục hồi được lưu trữ phí QRR, một dữ liệu tờ tham số (không có sẵn trên bảng dữ liệu của chúng tôi) và nếu, chuyển tiếp hiện tại. ID = IS (eVD/nVT-1) τD = QRR / nếu Chúng tôi thực hiện TT = 0 mặc định cho thiếu QRR. Mặc dù nó sẽ là hợp lý để đưa TT cho một chỉnh lưu tương tự như 10A04 tại 4.32u. 1N3891 TT không phải là một sự lựa chọn hợp lệ vì nó là một chỉnh lưu phục hồi nhanh chóng. CJO, điện dung giao lộ thiên vị không được ước tính từ đồ thị CJ vs VR trong hình ở trên. Điện dung lúc gần nhất không điện áp trên đồ thị là 30 pF 1 V. Nếu mô phỏng phản ứng thoáng qua tốc độ cao, như trong chuyển đổi điều nguồn, TT và CJO tham số phải được cung cấp.Giao lộ chấm điểm hệ số M liên quan đến hồ sơ doping của giao lộ. Đây không phải là một mục bảng dữ liệu. Mặc định là 0,5 cho một giao lộ đột ngột. Chúng tôi lựa chọn không cho M = 0.333 tương ứng với một giao lộ tuyến tính xếp loại. Chỉnh lưu điện trong bảng trên sử dụng giá trị thấp hơn cho M hơn 0,5.Chúng tôi đưa các giá trị mặc định cho VJ và EG. Sử dụng nhiều thêm điốt VJ = 0,6 hơn Hiển thị trong bảng ở trên. Tuy nhiên chỉnh lưu 10A04 sử dụng mặc định, chúng tôi sử dụng cho chúng tôi mô hình 1N4004 (Da1N4001 trongBảng ở trên). Sử dụng mặc định ví dụ như = 1.11 cho silic điốt và chỉnh lưu. Bảng trên danh sách các giá trị cho schottky và gecmani điốt.Mất XTI = 3, Hệ số nhiệt độ IS mặc định cho các thiết bị silic. Hãy xem bảng trên XTI cho schottky điốt.Bảng viết tắt dữ liệu, hình ở trên, liệt kê IR = 5 µA @ VR = 400 V, tương ứng với IBV = 5u và BV = 400 tương ứng. Các tham số gia vị 1n4004 bắt nguồn từ bảng dữ liệu được liệt kê trong dòng cuối cùng của bảng ở trên để so sánh các nhà sản xuất mô hình được liệt kê ở trên nó. BV là chỉ cần thiết nếu mô phỏng vượt quá điện áp đảo ngược phân tích của các diode, như là trường hợp cho điốt zener. IBV, đảo ngược phân tích hiện tại, thường xuyên bỏ qua, nhưng có thể được nhập nếu cung cấp với BV.Hình dưới đây cho thấy một mạch để so sánh các mô hình nhà sản xuất, các mô hình có nguồn gốc từ thông số kỹ thuật, và các mô hình mặc định bằng cách sử dụng tham số mặc định. Ba giả 0 V nguồn là cần thiết cho diode đo lường hiện tại. Nguồn V 1 quét từ 0 1,4 V trong cách 0.2 mV bước. Xem. DC các tuyên bố trong netlist trong bảng dưới đây. DI1N4004 là nhà sản xuất diode mô hình, Da1N4004 là mô hình diode có nguồn gốc của chúng tôi.Gia vị mạch cho so sánh các nhà sản xuất mô hình (D1), mô hình tính toán thông số kỹ thuật (D2), và mô hình mặc định (D3).Gia vị netlist tham số: của nhà sản xuất (D1) DI1N4004 mô hình, thông số kỹ thuật (D2) Da1N40004 có nguồn gốc, mô hình diode (D3) mặc định.* Gia vị mạch < 03468.eps > từ XCircuit v3.20 D1 1 5 DI1N4004 V1 5 0 0 D2 1 3 Da1N4004 V2 3 0 0 D3 1 4 mặc định V3 4 0 0 V4 1 0 1. DC V4 0 1400mV cách 0.2m .model Da1N4004 D (= 18.8n RS = 0 BV = 400 IBV = 5.00u CJO = 30 + M = 0.333 N = 2.0 TT = 0). Mô hình DI1N4004 D (= 76.9n RS = 42.0 m BV = 400 IBV = 5.00u CJO = 39,8 p + M = 0.333 N = 1.45 TT = 4.32u). Mặc định mẫu D viện Chúng tôi so sánh các mô hình ba trong hình dưới đây.và để các thông số kỹ thuật đồ thị dữ liệu trong bảng dưới đây.VD là điện áp diode so với dòng diode cho các nhà sản xuất mô hình, mô hình tính toán thông số kỹ thuật của chúng tôi và các mô hình diode mặc định. Cột cuối "1N4004 đồ thị" là từ thông số kỹ thuật điện áp so với hiện tại đường cong trong hình ở trên mà chúng tôi cố gắng để phù hợp với. So sánh các dòng cho mô hình ba cột cuối cùng cho thấy rằng các mô hình mặc định là tốt ở dòng thấp, mô hình của nhà sản xuất là tốt lúc cao dòng, và mô hình tính toán thông số kỹ thuật của chúng tôi là tốt nhất của tất cả vào 1 thỏa thuận A. là gần như hoàn hảo tại 1 A, vì tính toán IS dựa ngày diode điện áp 1 A. Của chúng tôi mẫu hiển nhiên trong kỳ hiện tại trên 1 A.Thử nghiệm đầu tiên của nhà sản xuất mô hình, mô hình tính toán thông số kỹ thuật và mô hình mặc định.So sánh các nhà sản xuất mô hình, mô hình tính toán thông số kỹ thuật, và mặc định mẫu để 1N4004 thông số kỹ thuật đồ thị của V vs. model model model 1N4004 index VD manufacturer datasheet default graph 3500 7.000000e-01 1.612924e+00 1.416211e-02 5.674683e-03 0.01 4001 8.002000e-01 3.346832e+00 9.825960e-02 2.731709e-01 0.13 4500 9.000000e-01 5.310740e+00 6.764928e-01 1.294824e+01 0.7 4625 9.250000e-01 5.823654e+00 1.096870e+00 3.404037e+01 1.0 5000 1.000000e-00 7.395953e+00 4.675526e+00 6.185078e+02 2.0 5500 1.100000e+00 9.548779e+00 3.231452e+01 2.954471e+04 3.3 6000 1.200000e+00 1.174489e+01 2.233392e+02 1.411283e+06 5.3 6500 1.300000e+00 1.397087e+01 1.543591e+03 6.741379e+07 8.0 7000 1.400000e + 00 1.621861e + 01 1.066840e + 04 3.220203e + 09 12. The solution is to increase RS from the default RS=0. Changing RS from 0 to 8m in the datasheet model causes the curve to intersect 10 A (not shown) at the same voltage as the manufacturer’s model. Increasing RS to 28.6m shifts the curve further to the right as shown in Figure below. This has the effect of more closely matching our datasheet model to the datasheet graph (Figure above). Table below shows that the current 1.224470e+01 A at 1.4 V matches the graph at 12 A. However, the current at 0.925 V has degraded from 1.096870e+00 above to 7.318536e-01.Second trial to improve calculated datasheet model compared with manufacturer model and default model.Changing Da1N4004 model statement RS=0 to RS=28.6m decreases the current at VD=1.4 V to 12.2 A..model Da1N4004 D (IS=18.8n RS=28.6m BV=400 IBV=5.00u CJO=30 +M=0.333 N=2.0 TT=0) model model 1N4001 index VD manufacturer datasheet graph 3505 7.010000e-01 1.628276e+00 1.432463e-02 0.01 4000 8.000000e-01 3.343072e+00 9.297594e-02 0.13 4500 9.000000e-01 5.310740e+00 5.102139e-01 0.7 4625 9.250000e-01 5.823654e+00 7.318536e-01 1.0 5000 1.000000e-00 7.39595