Расчет полевого транзистора
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;
n>i> = 1,5*1010 см –3 – концентрация, при температуре 300 К;
А = 1*10 –6 см2 – площадь p-n перехода;
Д>n>>к> = 34 см2/с – коэффициент диффузии электронов в коллекторной области;
Д>рб> = 13 см2/с – коэффициент диффузии дырок в базовой области;
L>n> = 4.1*10 –4 м – диффузионная длина электрона;
U>Т> = 25,8 мВ – температурный потенциал при температуре 300 К;
W>б> = 4,9 мм – ширина базовой области;
N>дб> = 1,1*1016 см –3 – донорная концентрация в базовой области;
N>ак> = 3*1017 см –3 – акцепторная концентрация в коллекторной области;
(1.1)
U>Э> – const
-U>К> = 0; 0.01; 0.05; 0.1; 1; 1.5; 2; 3; 4; 5;
Находим значение I>К> , затем меняя U>Э> , при тех же значениях U>К> находим значения тока.
Таблица 1.1 – Значения I>К> при разных значениях U>Э>
|
I>К > при U>Э> = 0 В |
I>К >при U>Э> =0.005 В |
I>К > при U>Э> = 0.01 В |
I>К >при U>Э> =0.015 В |
I>К > при U>Э> = 0.02 В |
|
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)
U>Э> = 0; 0.01; 0.02; 0.03; 0.04; 0.05; 0.06; 0.07; 0.08; 0.09
U>К> – const
Таблица 1.2 – Значения тока эмиттера при различных значениях U>Э>
|
I>Э > при U>К> = 0 В |
I>Э > при U>К> = - В |
I>Э > при U>К> = 0.03 В |
|
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
I>Б> = -(I>Э> + I>К> ) (1.3)
Таблица 1.3 – Значения тока базы
|
I>Б> [мА] |
||
|
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 U>БЭ> представленную на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 – Входные характеристики транзистора
2 Расчет концентрации не основных носителей
Исходные данные:
W>е> = 3,0 мм – ширина эмиттерной области;
W>б> = 4,9 мкм – ширина базовой области;
W>к> = 5,1 мм – ширина коллекторной области;
Х = 10 мм
2.1 В эмиттерной области:
где U>Э> = 0,005B
Рисунок 2.1 – График распределения концентрации от координат в эмиттерной области
2.2 В базовой области:
U>Э> = 0.005 В; U>К> = 1.4 В.
Рисунок 2.2 – График распределения концентрации в базовой области
В эмиттерной области:
U>К> = 1.4 В
Рисунок 2.3 – График концентрации в коллекторной области
3 Расчет эффективности эмиттера
U>Э> = 0,2 В; U>К> = 0,1 В
4 Коэффициент переноса тока через базу
5 Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ
где М – коэффициент умножения тока коллектора
6 Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ
7 Расчет барьерной емкости коллекторного перехода
где U>0> – 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
U>КЭ>> >=E>K> – I>K>R>H>,
E>K> = I>K>R>H> + U>КЭ>,
Е>К> = 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 перехода
11 Расчет эффекта Эрли
При U>Э> = const, концентрация носителей в базовой области становится функцией коллекторного напряжения:
|
U>K> |
|
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 U>K>
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.