Расчет полевого транзистора
Работа из раздела: «
Радиоэлектроника»
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;
[pic] (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 = |IК при UЭ |IК при UЭ = |IК при UЭ |IК при UЭ = |
|0 В |=0.005 В |0.01 В |=0.015 В |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
[pic]
Рисунок 1.1 – Выходная характеристика транзистора
1.2 Расчет и построение входных характеристик транзистора
[pic] (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 = - ( |IЭ при UК = 0.03|
| |В |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
IБ = -(IЭ + IК )
(1.3)
Таблица 1.3 – Значения тока базы
|IБ [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 UБЭ представленную на рисунке 1.2.
[pic]
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:
[pic]
где UЭ = 0,005B
[pic]
[pic]
Рисунок 2.1 – График распределения концентрации от координат в эмиттерной
области
2.2 В базовой области:
[pic]
[pic]
[pic]
UЭ = 0.005 В; UК = 1.4 В.
[pic]
Рисунок 2.2 – График распределения концентрации в базовой области
В эмиттерной области:
[pic]
[pic]
UК = 1.4 В
[pic]
Рисунок 2.3 – График концентрации в коллекторной области
3 Расчет эффективности эмиттера
[pic]
[pic]
[pic]
UЭ = 0,2 В; UК = 0,1 В
[pic]
4 Коэффициент переноса тока через базу
[pic]
[pic]
[pic]
5 Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ
[pic]
где М – коэффициент умножения тока коллектора
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
6 Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ
[pic]
7 Расчет барьерной емкости коллекторного перехода
[pic]
[pic]
где U0 – пороговое напряжение перехода
[pic]
[pic]
8 Расчет h – параметров
Для вычисления h – параметров используем характеристики транзистора
полученные с использованием модели Молла – Эберса.
[pic]
Рисунок 8.1 – Выходные характеристики транзистора
UКЭ =EK – IKRH,
EK = IKRH + UКЭ,
ЕК = 0,057*10+(-5)=4,43
[pic]
Рисунок 8.2 – Входные характеристики транзистора
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
Воспользуемся формулами связи между параметрами транзистора при различных
включениях.
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
9 Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода
[pic]
[pic]
10 Расчет дифферинцеальной емкости эмиттерного перехода
[pic]
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 |
[pic]
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
[pic]
[pic]
( изменяем 0 – 1000 Гц
[pic]
[pic]
|( |(0 |
|0.1 |-0.42 |
|10 |-5.465 |
|100 |-21.465 |
|200 |-62.34 |
|500 |-80 |
|1000 |-85.2 |
[pic]
Рисунок 12.1 – ФЧХ
12.2 АЧХ
При использовании тех же частот
[pic]
[pic]
[pic]
Рисунок 12.1 - АЧХ
