Расчет полевого транзистора

1 Расчет входной и выходной характеристики транзистора с использованием модели Молла – Эберса.

1.1 Расчет и построение выходных характеристик транзистора

Исходные данные:

q = 1,6*10 ^–19 Кл – заряд электрона;

n_i = 1,5*10¹⁰ см ^–3 – концентрация, при температуре 300 К;

А = 1*10 ^–6 см² – площадь p-n перехода;

Д_nк = 34 см²/с – коэффициент диффузии электронов в коллекторной области;

Д_рб = 13 см²/с – коэффициент диффузии дырок в базовой области;

L_n = 4.1*10 ^–4 м – диффузионная длина электрона;

U_Т = 25,8 мВ – температурный потенциал при температуре 300 К;

W_б = 4,9 мм – ширина базовой области;

N_дб = 1,1*10¹⁶ см ^–3 – донорная концентрация в базовой области;

N_ак = 3*10¹⁷ см ^–3 – акцепторная концентрация в коллекторной области;

(1.1)

U_Э – const

-U_К = 0; 0.01; 0.05; 0.1; 1; 1.5; 2; 3; 4; 5;

Находим значение I_К , затем меняя U_Э , при тех же значениях U_К находим значения тока.

Таблица 1.1 – Значения I_К при разных значениях U_Э

IК при UЭ = 0 В	IК при UЭ =0.005 В	IК при UЭ = 0.01 В	IК при UЭ =0.015 В	IК при UЭ = 0.02 В
0	0	0	0	0
8.429e-3	5.598e-3	0.021	0.029	0.039
0.023	0.014	0.035	0.043	0.053
6.749	0.028	0.038	0.046	0.056
0.026	0.032	0.039	0.047	0.057
0.026	0.032	0.039	0.047	0.057
0.026	0.032	0.039	0.047	0.057
0.026	0.032	0.039	0.047	0.057
0.026	0.032	0.039	0.047	0.057
0.026	0.032	0.039	0.047	0.057

По полученным данным построим график зависимости представленный на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 – Выходная характеристика транзистора

1.2 Расчет и построение входных характеристик транзистора

(1.2)

U_Э = 0; 0.01; 0.02; 0.03; 0.04; 0.05; 0.06; 0.07; 0.08; 0.09

U_К – const

Таблица 1.2 – Значения тока эмиттера при различных значениях U_Э

IЭ при UК = 0 В	IЭ при UК = -  В	IЭ при UК = 0.03 В
0	-0.026	0.057
-0.012	-0.039	0.045
-0.031	-0.057	0.027

Продолжение таблицы 1.2

-0.057	-0.084	-3.552e-10
-0.097	-0.123	-0.039
-0.154	-0.181	-0.097
-0.239	-0.265	-0.182
-0.363	-0.390	-0.306
-0.546	-0.573	-0.489
-0.815	-0.841	-0.758

Для построения входной характеристики нужны значения тока базы

I_Б = -(I_Э + I_К ) (1.3)

Таблица 1.3 – Значения тока базы

IБ [мА]
0	0.021	-0.070
3.954e-3	0.025	-0.066
8.033e-3	0.029	-0.062
0.031	0.052	-0.038
0.070	0.091	4.754e-4
0.128	0.149	0.058
0.213	0.233	0.143
0.337	0.358	0.267
0.520	0.541	0.450
0.788	0.809	0.719

По значениям токов и напряжений построим зависимость тока базы от напряжения U_БЭ представленную на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Входные характеристики транзистора

2 Расчет концентрации не основных носителей

Исходные данные:

W_е = 3,0 мм – ширина эмиттерной области;

W_б = 4,9 мкм – ширина базовой области;

W_к = 5,1 мм – ширина коллекторной области;

Х = 10 мм

2.1 В эмиттерной области:

где U_Э = 0,005B

Рисунок 2.1 – График распределения концентрации от координат в эмиттерной области

2.2 В базовой области:

U_Э = 0.005 В; U_К = 1.4 В.

Рисунок 2.2 – График распределения концентрации в базовой области

В эмиттерной области:

U_К = 1.4 В

Рисунок 2.3 – График концентрации в коллекторной области

3 Расчет эффективности эмиттера

U_Э = 0,2 В; U_К = 0,1 В

4 Коэффициент переноса тока через базу


5 Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ

где М – коэффициент умножения тока коллектора

6 Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ

7 Расчет барьерной емкости коллекторного перехода

где U₀ – пороговое напряжение перехода

8 Расчет h – параметров

Для вычисления h – параметров используем характеристики транзистора полученные с использованием модели Молла – Эберса.

Рисунок 8.1 – Выходные характеристики транзистора

U_КЭ=E_K – I_KR_H,

E_K = I_KR_H + U_КЭ,

Е_К = 0,057*10+(-5)=4,43

Рисунок 8.2 – Входные характеристики транзистора

Воспользуемся формулами связи между параметрами транзистора при различных включениях.

9 Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода

10 Расчет дифферинцеальной емкости эмиттерного перехода

11 Расчет эффекта Эрли

При U_Э = const, концентрация носителей в базовой области становится функцией коллекторного напряжения:

UK

0 0.2 0.4 0.8 1.2 1.4

Рисунок 11.1 – Зависимости концентраций в базовой области:

1 – в зависимости от ширины базы, 2 – как функция от приложенного U_K

12 Расчет и построение ФЧХ и АЧХ

12.1 ФЧХ

 изменяем 0 – 1000 Гц

	0
0.1 10 100 200 500 1000	-0.42 -5.465 -21.465 -62.34 -80 -85.2

Рисунок 12.1 – ФЧХ

12.2 АЧХ

При использовании тех же частот

Рисунок 12.1 - АЧХ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Л. Росадо «Физическая электроника и микроэлектроника» М.: Высш. шк., 1991.-351 с. с ил.

2 И.П. Степаненко «Основы теории транзисторов и транзисторных схем» изд. 3-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1973.-608с. с ил.

3 Б.С. Гершунский «Основы электроника» Киев, «Высшая школа», 1977,