Модель БТ в статическом режиме работы
Снижение коэффициента усиления по току, наблюдаемое при больших токах;
Параметры, описывающие статическую модель БТ
Методы экстракции статических параметров модели из результатов измерения характеристик и параметров
Параметры модели БТ в динамическом режиме
Методы экстракции динамических параметров модели БТ из результатов измерения динамических характеристик и параметров
Навигация
Модель БТ в статическом режиме работы
Определение параметров модели биполярного транзистора в программе OrCAD 9.2
47493
знака
1
таблица
33
изображения
2. Модель БТ в статическом режиме работы
2.1 Уравнения, описывающие статические характеристики транзистора
Отправной точкой для анализа служит "передаточный вариант" уравнений Эберса-Молла. БТ может рассматриваться как взаимодействующая пара p-n-переходов. Модель Э-М основана на суперпозиции нормального и инверсного транзисторов, работающих в активном режиме. P-n-переходы представляют в виде диодов. Часть тока диода передается через базу транзистора и собирается другим электродом. Этот ток учитывается генератором тока (ГТ), включенным в эквивалентную схему. Модель Э-М связывает токи на выводах транзистора с напряжением на p-n-переходах, поэтому она удобна для автоматического анализа электронных схем [4].
В идеальной передаточной модели в качестве токов связи используются токи, коллектируемые p-n-переходами. Эти токи в эквивалентной схеме моделируются ГТ ICC и IEC. В Spice программах два опорных ГТ заменяют на один источник тока ICT, включенный между эмиттером и коллектором. ICT определяется следующим выражением [1]:
(1)
где IS – ток насыщения, kT/q = VT – тепловой потенциал, VBE – напряжение перехода Э-Б, VBC – напряжение перехода К-Б.
Эквивалентная схема передаточной модели Э-М приведена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Передаточная модель Э-М в Spice [1]
Тогда, согласно [1] токи, текущие через, диоды станут равными:
,(2)
(3)
где bF и bR, соответственно, коэффициенты передачи по току в схеме с общим эмиттером в нормальном и инверсном режимах.
Выходные токи будут равны
(4)
Эта модель рекомендуется, когда БТ работает как переключатель на постоянном токе или в определенно узком диапазоне напряжений.
Включение трех постоянных резисторов (rE, rB, rC) улучшает характеристику модели по постоянному току. Они представляют омические сопротивления транзистора между его активной областью и его К, Э, и Б выводами, соответственно. Эти резисторы включены в модель, как показано на рисунке 4.
Рисунок 4 – Статическая модель Э-М в PSpice [1]
Данная модель учитывает модуляцию ширины базовой области (эффект Эрли). Как показано в [3], ширина обедненной области обратносмещенного p-n-перехода зависит от напряжения. В БТ изменение напряжения смещения коллекторного перехода вызывает изменение ширины области его объемного заряда (ООЗ) и, следовательно, ширины квазинейтральной области базы. Эти изменения представляют собой источник ряда физических эффектов, усложняющих анализ характеристик транзистора в режиме линейного усилителя.
В общем, эффект Эрли – есть зависимость тока IS а, следовательно, и тока коллектора IC, коэффициента передачи bF как функции от VBC. На рисунке 5 представлен график зависимости IC от VCE, иллюстрирующий эффект модуляции ширины базы.
пунктирные линии – идеальная модель;
сплошные линии – реальная модель (с учетом эффекта Эрли)
Рисунок 5 – График зависимости IC от VCE [3]
Анализируя работу БТ в линейной области, сначала определяется ширина базы относительно эффекта Эрли, а затем параметры, зависящие от ширины базы WB. Результаты анализа будут записаны следующим образом [1]:
(5)
(6)
(7)
где VА – дополнительный параметр – напряжение Эрли – определяется как
(8)
и - IS(0), bF(0) есть значения параметров при VBC = 0.
Учитывая эффект модуляции ширины базы, выражение (1) следует изменить, согласно (6). Выражение для ICT станет следующим:
(9)
А выходные токи модели будут описаны следующими уравнениями:
(10)
где GMIN - минимальная проводимость включается параллельно с каждым переходом, которая автоматически добавляется для того чтобы осуществить сходимость (ее значение по умолчанию равно 10-12 См).
Модель Э-М не учитывает ряд физических эффектов, наблюдаемых в реальных структурах.
Два наиболее важных из них – эффекты низкого и высокого уровней инжекции.
Чтобы учесть эти эффекты второго порядка, в PSpice была реализована модель Г-П.
В модели используется обобщенное соотношение управления зарядом, которое позволяет выразить ток, передаваемый от эмиттера к коллектору через напряжения на p-n-переходах и общий заряд в базе QB [4].
В результате, модель Э-М можно модифицировать, описав следующие эффекты второго порядка [3]:
1 Рекомбинацию в ООЗ перехода Э-Б при малых напряжениях смещения VBE;
Похожие работы
... САПРа затраты машинного времени на определение нелинейных функций, описывающих различные полупроводниковые приборы составляют значительную часть общих затрат времени. 1. Проблема математического моделирования биполярных транзисторов Под моделированием понимается описание электрических свойств полупроводникового устройства или группы таких устройств, связанных между собой, с помощью ...
... того пользователь имеет возможность задать любые атрибуты по формату <имя атрибута>=<значение>Допускается рекурсия атрибутов. Этапы создания графической схем в системе автоматизированнного проектирования OrCAD Графический редактор Schematics пакета Design Center 6.2 на платформе Windows позволяет создавать чертежи принципиальных схем и передавать управление программам PSpice, ...
... кафедру для утверждения. После утверждения куратор проекта от кафедры проставляет оценку студенту. ЛИТЕРАТУРА Основная литература 1. Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств. М.: Радио и связь, 1997. 2. Ногин В.Н. Аналоговые электронные устройства. М.: Радио и связь, 1992. 304 с. 3. Остапенко Г.С. Усилительные устройства. М.: Радио и связь, 1989. 400 с. ...
... 2 – управляющее напряжение 2; 3 – выходной сигнал. Рисунок 3.12 – Диаграммы работы буфера управляющего напряжения. Промоделируем динамику работы всей схемы электрической принципиальной (приложение В). Реальный анализ схемы в составе импульсного источника питания в программе проектирования электронных схем не возможен ввиду использования с схеме импульсного трансформатора, модель которого в ...
0 комментариев