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;

    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 при UЭ = 0 В

IК при UЭ =0.005 В

IК при UЭ = 0.01 В

IК при UЭ =0.015 В

IК при UЭ = 0.02 В

00000
8.429e-35.598e-30.0210.0290.039
0.0230.0140.0350.0430.053
6.7490.0280.0380.0460.056
0.0260.0320.0390.0470.057
0.0260.0320.0390.0470.057
0.0260.0320.0390.0470.057
0.0260.0320.0390.0470.057
0.0260.0320.0390.0470.057
0.0260.0320.0390.0470.057

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 при UК = 0 В

IЭ при UК = –  В

IЭ при UК = 0.03 В

0-0.0260.057
-0.012-0.0390.045
-0.031-0.0570.027

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 [мА]

00.021-0.070

3.954e-3

0.025-0.066
8.033e-30.029-0.062
0.0310.052-0.038
0.0700.0914.754e-4
0.1280.1490.058
0.2130.2330.143
0.3370.3580.267
0.5200.5410.450
0.7880.8090.719

По значениям токов и напряжений построим зависимость тока базы от напряжения UБЭ представленную на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Входные характеристики транзистора

2 Расчет 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

6 Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ

7 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 перехода

11 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.


Зараз ви читаєте: Расчет полевого транзистора