Биполярный транзистор

При моделировании используют две математические модели биполярного транзистора– более простую модель Эберса-Молла и более сложную и точную модель Гуммеля-Пуна. Тип модели выбирается производителем транзистора и заложен в описании модели, представленной в библиотеке компонентов. Мы будем рассматривать более простую модель Эберса-Молла, которая насчитывает 32 параметра. Девять из этих параметров являются основными, сведения о которых могут быть получены из справочных данных на транзистор. Остальные параметры – либо физические и технологические константы, либо практически недоступны для расчета и принимают среднестатистические значения, устанавливаемые автоматически пакетом программ «по умолчанию».

К основным параметрам относятся:

· «IS» – ток насыщения эмиттерного (коллекторного) перехода;

· «VAF» – напряжение Эрли в нормальном режиме;

· «BF»– максимальный коэффициент усиления тока в нормальном режиме в схеме с ОЭ;

· «BR»– максимальный коэффициент усиления тока в инверсном режиме в схеме с ОЭ;

· «CJE» – емкость эмиттерного перехода при нулевом смещении;

· «CJC» – емкость коллекторного перехода при нулевом смещении;

· «RB» – объемное сопротивление базы;

· «TF» – время переноса заряда через базу в нормальном режиме;

· «TR»– время переноса заряда через базу в инверсном режиме.

Как найти эти параметры?

1) Параметр «IS» рассчитывается по формуле:

,

где значение тока базы I_Би соответствующее ему напряжение U_ЭБ находятся из справочника по входной характеристике транзистора I_Б(U_ЭБ) (иногда в справочнике приводятся типовые значения I_Б и U_ЭБ; В_СТ – статистический коэффициент усиления потоку (из справочника).

2) Физический смысл параметра «VAF» (напряжения Эрли) поясняет рис. 2.5.

Семейство сквозных характеристик транзистора можно аппроксимировать веером прямых линий, расходящихся из одной точки на оси абсцисс.

Параметр «VAF» рассчитывается по формуле:

,

где U_КБ = (3…5)В, h₂₂ – выходная проводимость транзистора (по справочнику), I_К1 – ток коллектора, при котором измеряется выходная проводимость.

3) Параметр «BF»=B_CT - статистический коэффициент усиления по току (по справочнику).

4) Параметр «BR»рассчитывается по формуле:

BR = BF/1000 .

5) Параметр «CJE»= С_Э – емкость эмиттерного перехода (по справочнику).

6) Параметр «CJC»= С_K – емкость коллекторного перехода (по справочнику).

7) Параметр «RВ»рассчитывается по формуле:

,

где t_К – постоянная времени коллекторного перехода (по справочнику).

8) Параметр «TF»рассчитывается по формуле:

,

где f_T– предельная частота усиления по току (из справочника). В ряде случаев в справочнике указан параметр ½b½- модуль коэффициента усиления тока на частоте f_n, тогда f_T = ½b½ f_n;

I_K2 – ток коллектора в режиме измерения f_Tили ½b½ (по справочнику).

9) Параметр «TR» рассчитывается по формуле:

.

Полевой транзистор

Обозначения, принятые в пакетах программ Micro Сap:

JFET – полевой транзистор;

S – исток;

D – сток;

G – затвор

Основные параметры модели:

1) Параметр «VTO»– напряжение отсечки (пороговое напряжение),находится по справочнику.

2) Параметр «BETA»- коэффициент пропорциональности, находится по формуле:

,

где S – крутизна транзистора, она либо указывается в справочнике, либо рассчитывается по характеристике I_C(U_ЗИ) из соотношения:

,

где DU_ЗИ – приращение напряжения на затворе,

DI_C – приращение тока стока, соответствующее величине DU_ЗИ.

3) Параметр «LAMDA»-параметр модуляции длины канала, находится по формуле:

,

где R_вых – выходное сопротивление, задаваемое в справочнике при токе стока I_C.

4) Параметры «CGD», «CGS» - емкости затвор-сток (проходная емкость) и затвор-исток (входная емкость), указываются в справочнике.