Курсовая работа: Определение параметров модели биполярного транзистора в программе OrCAD 9.2

В модели Г-П полный заряд основных носителей в нейтральной базе выражается символом Q_B и определяется следующим выражением:

(17)

На рисунке 8 приведен базовый профиль для одномерного n-p-n-транзистора.

Рисунок 8 – Базовый профиль для n-p-n-транзистора []

В модели Г-П заряд Q_B представлен составляющими, которые зависят от напряжения смещения и легко рассчитываются. В модели имеется встроенный заряд - заряд основных носителей в базе при нулевом смещении Q_{B 0} , определяемый как

,(18)

где N_A (x) – концентрация акцепторов в базе.

Приведенный заряд основных носителей в базе q_B определен как

(19)

Помимо члена соотношения (18), в модель входят накопленные заряды эмиттерного C_JE V_BE и коллекторного C_JC V_BC переходов плюс заряд, связанный с прямой t_BF I_CC и инверсной t_BR I_EC инжекцией неосновных носителей базы. В результате их сложения выражение для приведенного заряда базы имеет вид:

(20)

где t_BF и t_BR - двухзарядные управляющие постоянные времени.

Уравнение (20) может быть приведено к следующей форме:

(21)

где и - напряжения Эрли для инверсного режима и эквивалентного напряжения Эрли для нормального режима, совпадают с определением, данным в выражении (8); и - смотрите выражение (1).

Заметим, что q_е и q_с моделируют эффект модуляции ширины базы, в то время как q_BF и q_BR моделируют эффекты высокого уровня инжекции.

С помощью введенных нормированных переменных уравнение (21) можно переписать в следующем виде:

(22)

где

(23)

Слагаемое q₁ моделирует эффекты модуляции ширины базы. Если эффект Эрли можно не учитывать, то q₁ стремится к единице. Слагаемое q₂ заряда базы учитывает избыточный заряд основных носителей базы, который получен из инжектированных неосновных носителей, следовательно, q₂ моделирует эффекты высокого уровня инжекции. Если эффекты высокого уровня инжекции не влияют на работу транзистора, то q₂ будет малым.

Выражение (22) выражается квадратным уравнением для q_B , конечное решение которого может быть написано как [3]

,(24)

отрицательное решение опущено, т.к. q_b положительно.

(25)

где - ток начала спада зависимости b_F от тока коллектора в нормальном режиме; - ток начала спада зависимости b_R от тока эмиттера в инверсном режиме.

Для высокого уровня инжекции, когда эффект Эрли действует значительно меньше по сравнению с эффектами высокого уровня инжекции, имеем q₂ >q₁ . В этой ситуации нормированный заряд базы описывается асимптотическим выражением для высоких напряжений смещения

(26)