Параметры, описывающие статическую модель БТ

 

Параметры, требуемые для модели БТ могут быть заданы в опции.МОDEL. Для описания статической модели БТ необходимо задать следующие параметры [1]:

ISТок насыщения при температуре 27°С (I_S);

BFМаксимальный коэффициент передачи тока в нормальном режиме в схеме с ОЭ (без учета токов утечки) (b_F);

BRМаксимальный коэффициент передачи тока в инверсном режиме в схеме с ОЭ (без учета токов утечки) (b_R);

NEКоэффициент неидеальности перехода Б-Э (n_EL);

NCКоэффициент неидеальности перехода К-Б (n_CL);

VAFНапряжение Эрли в нормальном режиме (V_А);

VARНапряжение Эрли в инверсном режиме (V_B);

IKFТок начала спада зависимости BF от тока коллектора в нормальном режиме (I_KF);

IKRТок начала спада зависимости BR от тока эмиттера в инверсном режиме (I_KR);

RBСопротивление базы при нулевом смещении перехода Б-Э (r_B);

RBMМинимальное сопротивление базы при больших токах (r_BM);

IRBТок, при котором сопротивление базы падает на 50% к его минимальному значению (I_rB);

ISEТок насыщения утечки перехода Б-Э (I_SE = C₂I_S);

ISCТок насыщения утечки перехода Б-К (I_SC = C₄I_S);

NFКоэффициент неидеальности в нормальном режиме (n_F);

NRКоэффициент неидеальности в инверсном режиме (n_R);

NKКоэффициент, определяющий множитель q_b (n_KF);

ISSОбратный ток p-n-перехода подложки (I_SSUB);

NSКоэффициент неидеальности перехода подложки (n_S).

Обозначения, используемые в тексте, указаны в круглых скобках.

Параметр n_F моделирует прямой ток коллектора при слабых токах - это есть показатель экспоненты тока коллектора, который определяет наклон характеристики I_C от V_BE в логарифмическом масштабе; n_R имеет тот же самый смысл в инверсном режиме.

Четырьмя параметрами модели: C2, n_EL (для b_F) и C4, n_KL (для b_R) описывается спад b при низких токах.

Модуляция ширины базы. Этот эффект описан двумя параметрами, V_А и V_B, которые отождествлены в компоненты q_C и q_E [см. выражение (21)].

Должно быть отмечено, что т.к. V_А, V_B, I_KF и I_KR 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 r_C 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 r_E обычно является сопротивление контакта (порядка единиц Ом). r_E, которым часто пренебрегают, необходимо обычно принимать маленьким, постоянным значением.

Объемное сопротивление базы r_BB’ между внешним и внутренним выводами базы состоит из двух отдельных сопротивлений [1]. Внешнее постоянное сопротивление r_B (внешнее сопротивление базы) состоит из сопротивления контакта и поверхностного сопротивления внешней области базы. Сопротивление внутренней области базы r_BM 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 r_BM - минимальное сопротивление базы, которое имеет место при больших токах; r_B - 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 I_rB - 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 C₂I_S, C₄I_S были введены два новых параметра: обратный ток насыщения Э перехода I_BЕ (IBЕ) и обратный ток насыщения К перехода I_BC (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: I_SSUB (ISS) – обратный ток p-n-перехода подложки; и n_S (NS) - коэффициент неидеальности перехода подложки.

Окончательное уравнение заряда принимает форму []

 

(37)

 

где новый параметр n_KF (NK) – коэффициент, определяющий множитель q_b (по умолчанию равен 0, 5).

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: