Курсовая работа: Определение параметров модели биполярного транзистора в программе OrCAD 9.2
NFКоэффициент неидеальности в нормальном режиме (nF );
NRКоэффициент неидеальности в инверсном режиме (nR );
NKКоэффициент, определяющий множитель qb (nKF );
ISSОбратный ток p-n-перехода подложки (ISSUB );
NSКоэффициент неидеальности перехода подложки (nS ).
Обозначения, используемые в тексте, указаны в круглых скобках.
Параметр nF моделирует прямой ток коллектора при слабых токах - это есть показатель экспоненты тока коллектора, который определяет наклон характеристики IC от VBE в логарифмическом масштабе; nR имеет тот же самый смысл в инверсном режиме.
Четырьмя параметрами модели: C2, nEL (для bF ) и C4, nKL (для bR ) описывается спад b при низких токах.
Модуляция ширины базы. Этот эффект описан двумя параметрами, VА и VB , которые отождествлены в компоненты qC и qE [см. выражение (21)].
Должно быть отмечено, что т.к. VА , VB , IKF и IKR не могут быть равны нулю, PSpice интерпретирует нулевые значения для этих параметров как бесконечные.
Включены три омических сопротивления RB, RC и RE, где RB может быть зависимым от сильных токов. Сопротивление rC уменьшает наклон кривых в области насыщения для низких напряжений К-Э. Сопротивление коллектора может ограничивать токопередаточную способность БТ, и это также воздействует на максимальную рабочую частоту при больших токах.
Эмиттер - наиболее сильно легированная область в транзисторе. По этой причине, доминирующий компонент сопротивления эмиттера rE обычно является сопротивление контакта (порядка единиц Ом). rE , которым часто пренебрегают, необходимо обычно принимать маленьким, постоянным значением.
Объемное сопротивление базы rBB ’ между внешним и внутренним выводами базы состоит из двух отдельных сопротивлений [1]. Внешнее постоянное сопротивление rB (внешнее сопротивление базы) состоит из сопротивления контакта и поверхностного сопротивления внешней области базы. Сопротивление внутренней области базы rBM характеризует сопротивление активной области базы, являющейся частью базы, находящейся непосредственно под эмиттером. Это сопротивление является функцией тока базы. Зависимость этого сопротивления по току устройства возникает в результате отличного от нуля удельного сопротивления базовой области.
Можно показать, что полное сопротивление базы может быть выражено как [5]
(32)
где rBM - минимальное сопротивление базы, которое имеет место при больших токах; rB - сопротивление базы при нулевом смещении (маленькие токи базы), и z – переменная относительно удельного сопротивления базы, теплового потенциала и внутренней (эффективной) длины базы.
Чтобы сократить сложность вычисления в расчете z, используется метод приближения, отображающий cos z в соответствии с первыми двумя слагаемыми ряда Макларена. Значение z из этого приближения есть
(33)
где IrB - ток, при котором сопротивление базы падает на 50 % к его минимальному значению.
Зависимость тока от сопротивления базы смоделирована в PSpice следующим образом:
(34)
где z находится по формуле (33).
В формулах (14) и (15) вместо C2 IS , C4 IS были введены два новых параметра: обратный ток насыщения Э перехода IBЕ (IBЕ) и обратный ток насыщения К перехода IBC (IBC), оба с размерностью [А]. Если и IBЕ, и IBC определены в опции .MODEL, PSpice использует их вместо IS, вычисляет соответствующие компоненты перехода в уравнении (14), (15).
Переход подложки с диодом, соединенным или с коллектором или с базой, в зависимости от того, горизонтальный или вертикальный БТ, моделируется посредством параметра SUBS. Горизонтальная геометрия подразумевается когда параметр модели SUBS = - 1, и вертикальная геометрия когда SUBS = +1. Ток подложки – от подложки к коллектору - для вертикального БТ, и от подложки к базе - для горизонтального БТ определяется следующим образом [1]:
Вертикальный БТ
(35)
Горизонтальный БТ
(36)
В приведенные выше уравнения были введены два новых параметра: ISSUB (ISS) – обратный ток p-n-перехода подложки; и nS (NS) - коэффициент неидеальности перехода подложки.