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;
ni
= 1,5*1010 см
–3 –
концентрация,
при температуре
300 К;
А
= 1*10 –6
см2 –
площадь p-n
перехода;
Дnк
= 34 см2/с
– коэффициент
диффузии электронов
в коллекторной
области;
Дрб
= 13 см2/с
– коэффициент
диффузии дырок
в базовой области;
Ln
= 4.1*10 –4
м – диффузионная
длина электрона;
UТ
= 25,8 мВ – температурный
потенциал при
температуре
300 К;
Wб
= 4,9 мм – ширина
базовой области;
Nдб
= 1,1*1016 см
–3 – донорная
концентрация
в базовой области;
Nак
= 3*1017 см
–3 – акцепторная
концентрация
в коллекторной
области;
(1.1)
UЭ
– const
-UК
= 0; 0.01; 0.05; 0.1; 1; 1.5; 2; 3; 4; 5;
Находим
значение IК
, затем меняя
UЭ
, при тех же
значениях UК
находим значения
тока.
Таблица
1.1 – Значения
IК
при разных
значениях UЭ
IК | IК | IК | IК | IК |
| 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)
UЭ
= 0; 0.01; 0.02; 0.03; 0.04; 0.05; 0.06; 0.07; 0.08; 0.09
UК
– const
Таблица
1.2 – Значения
тока эмиттера
при различных
значениях UЭ
IЭ | IЭ | IЭ |
| 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
IБ
= -(IЭ
+ IК
) (1.3)
Таблица
1.3 – Значения
тока базы
IБ | ||
| 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
UБЭ
представленную
на рисунке 1.2.
Рисунок
1.2 – Входные
характеристики
транзистора
концентрации
не основных
носителей
Исходные
данные:
Wе
= 3,0 мм – ширина
эмиттерной
области;
Wб
= 4,9 мкм – ширина
базовой области;
Wк
= 5,1 мм – ширина
коллекторной
области;
Х = 10 мм
2.1 В эмиттерной
области:
где
UЭ
= 0,005B
Рисунок
2.1 – График распределения
концентрации
от координат
в эмиттерной
области
2.2 В базовой
области:
UЭ
= 0.005 В; UК
= 1.4 В.
Рисунок
2.2 – График распределения
концентрации
в базовой области
В
эмиттерной
области:
UК
= 1.4
В
Рисунок
2.3 – График концентрации
в коллекторной
области
3
Расчет эффективности
эмиттера
UЭ
= 0,2 В; UК
= 0,1 В
4 Коэффициент
переноса тока
через базу
5 Статический
коэффициент
передачи тока
в схеме с ОБ
где М
– коэффициент
умножения тока
коллектора
коэффициент
передачи тока
в схеме с ОЭ7 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
UКЭ
=EK
– IKRH,
EK
= IKRH
+ UКЭ,
ЕК
= 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
перехода11 Расчет
эффекта Эрли
При
UЭ
= 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
UK
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, 344с.