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_nк = 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

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

Продолжение таблицы 1.2

Для построения входной характеристики нужны значения тока базы

I_Б = -(I_Э + I_К ) (1.3)

Таблица 1.3 – Значения тока базы

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 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

U_КЭ=E_K – I_KR_H,

E_K = I_KR_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:

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

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.