PNP Bipolar Transistor

Биполярный транзистор PnP с помощью улучшил уравнения Эберс-Молл

  • Библиотека:
  • Simscape / Электрический / Semiconductors & Converters

Описание

Блок PNP Bipolar Transistor использует вариант уравнений Эберс-Молл, чтобы представлять биполярный транзистор PnP. Уравнения Эберс-Молл основаны на двух экспоненциальных диодах плюс два управляемых текущим образом текущих источника. Блок PNP Bipolar Transistor предоставляет следующие улучшения той модели:

  • Раннее воздействие напряжения

  • Дополнительная основа, коллектор и сопротивления эмиттера.

  • Дополнительные фиксированные основные эмиттерные и основные емкости коллектора.

Коллектор и основные токи [1]:

IC=IS[(eqVBE/(kTm1)eqVBC/(kTm1))(1+VBCVA)1βR(eqVBC/(kTm1)1)]IB=IS[1βF(eqVBE/(kTm1)1)+1βR(eqVBC/(kTm1)1)]

Где:

  • IB и IC являются основными и токами коллектора, заданными как положительными в устройство.

  • IS является текущим насыщением.

  • VBE является основным эмиттерным напряжением, и VBC является напряжением основного коллектора.

  • βF идеальное максимальное текущее усиление BF

  • βR идеальный максимальный текущий BR усиления

  • ВА является прямым Ранним напряжением VAF

  • q является элементарным зарядом на электроне (1.602176e-19 Кулоны).

  • k является Постоянная Больцмана (1.3806503e-23 J/K).

  • T m1 является транзисторной температурой, как задано значением параметров Measurement temperature.

Можно задать транзисторное поведение с помощью параметров таблицы данных, что использование блока, чтобы вычислить параметры для этих уравнений, или можно задать параметры уравнения непосредственно.

Если –qVBC / (k T m1)> 40 или –qVBE / (k T m1)> 40, соответствующие экспоненциальные условия в уравнениях заменяются (–qVBC / (k T m1) – 39) e 40 и (–qVBE / (k T m1) – 39) e 40, соответственно. Это помогает предотвратить числовые проблемы, сопоставленные с крутым градиентом показательной функции e x в больших значениях x. Точно так же, если –qVBC / (k T m1) <–39 или –qVBE / (k T m1) <–39 затем соответствующие экспоненциальные условия в уравнениях заменяются (–qVBC / (k T m1) + 40) e –39 и (–qVBE / (k T m1) + 40) e –39, соответственно.

Опционально, можно задать зафиксированные емкости через основные эмиттерные и коллекторные переходы. У вас также есть опция, чтобы задать основу, коллектор и эмиттерные сопротивления связи.

Моделирование температурной зависимости

Поведение по умолчанию состоит в том, что зависимость от температуры не моделируется, и устройство симулировано при температуре, для которой вы обеспечиваете параметры блоков. Можно опционально включать моделирование зависимости транзистора статическое поведение на температуре в процессе моделирования. Температурная зависимость емкостей перехода не моделируется, этот являющийся намного меньшим эффектом.

Когда включая температурную зависимость, транзисторные уравнения определяющего остаются то же самое. Значение температуры измерения, T m1, заменяется температурой симуляции, T s. Текущее насыщение, IS и прямые и противоположные усиления (βF и βR) становится функцией температуры согласно следующим уравнениям:

ISTs=ISTm1(Ts/Tm1)XTIexp(EGkTs(1Ts/Tm1))

βFs=βFm1(TsTm1)XTB

βRs=βRm1(TsTm1)XTB

где:

  • T m1 является температурой, при которой параметры транзистора заданы, как задано значением параметров Measurement temperature.

  • T s является температурой симуляции.

  • IS Tm1 является насыщением, текущим при температуре измерения.

  • IS Ts является насыщением, текущим при температуре симуляции. Это - текущее значение насыщения, используемое в уравнениях биполярного транзистора, когда температурная зависимость моделируется.

  • β Fm1 и β Rm1 являются прямыми и противоположными усилениями при температуре измерения.

  • Фс β и RS β являются прямыми и противоположными усилениями при температуре симуляции. Это значения, используемые в уравнениях биполярного транзистора, когда температурная зависимость моделируется.

  • EG является энергетическим кризисом для полупроводникового типа, измеренного в Джоулях. Значение для кремния обычно принимается, чтобы быть 1,11 эВ, где 1 эВ являются 1.602e-19 Джоули.

  • XTI является насыщением текущая температурная экспонента.

  • XTB является прямым и противоположным коэффициентом температуры усиления.

  • k является Постоянная Больцмана (1.3806503e–23 J/K).

Соответствующие значения для XTI и EG зависят от типа транзистора и полупроводникового используемого материала. На практике, значения XTI, EG и потребности XTB, настраивающейся, чтобы смоделировать точное поведение конкретного транзистора. Некоторые производители заключают эти настроенные значения в кавычки в Списке соединений SPICE, и можно прочитать соответствующие значения. В противном случае можно определить значения для XTI, EG и XTB при помощи заданных таблицей данных данных в более высоком температурном T m2. Блок предоставляет возможность параметризации таблицы данных для этого.

Можно также настроить значения XTI, EG, и XTB сами, чтобы совпадать с данными лаборатории для конкретного устройства. Можно использовать программное обеспечение Simulink® Design Optimization™, чтобы помочь настроить значения.

Тепловой порт

Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы осушить тепловой порт, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, и затем из контекстного меню выбирают Simscape> Block choices> Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и отсоединяет параметры Thermal Port.

Используйте тепловой порт, чтобы симулировать эффекты выработанного тепла и температуры устройства. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов и на параметрах Thermal Port, смотрите Термальные эффекты Симуляции в Полупроводниках.

Допущения и ограничения

  • Блок не составляет температурно-зависимые эффекты на емкостях перехода.

  • Вы, возможно, должны использовать ненулевые омические значения сопротивления и емкости перехода, чтобы предотвратить числовые проблемы симуляции, но симуляция может запуститься быстрее с этими обнуленными значениями.

Порты

Сохранение

развернуть все

Электрический порт сохранения сопоставлен с терминалом транзисторной базы

Электрический порт сохранения сопоставлен с транзисторным терминалом коллектора

Электрический порт сохранения сопоставлен с транзисторным терминалом эмиттера

Параметры

развернуть все

Основной

Выберите один из следующих методов для параметризации блока:

  • Specify from a datasheet — Обеспечьте параметры, которые блок преобразует в уравнения, которые описывают транзистор. Блок вычисляет прямое Раннее напряжение VAF как Ic/h_oe, где Ic является значением параметров Collector current at which h-parameters are defined, и h_oe является значением параметров Output admittance h_oe [2]. Блок устанавливает BF на значение Forward current transfer ratio h_fe маленькое сигнала. Блок вычисляет насыщение текущий IS от заданного значения Voltage Vbe и соответствующего значения Current Ib for voltage Vbe, когда Ic является нулем. Это - метод по умолчанию.

  • Specify using equation parameters directly — Предоставьте параметрам уравнения IS, BF и VAF.

Текущее усиление маленькое сигнала.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify from a datasheet для параметра Parameterization.

Производная тока коллектора относительно эмиттерного коллектором напряжения для фиксированного основного тока.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify from a datasheet для параметра Parameterization.

H-параметры меняются в зависимости от рабочей точки и заданы для этого значения тока коллектора.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify from a datasheet для параметра Parameterization.

H-параметры меняются в зависимости от рабочей точки и заданы для этого значения эмиттерного коллектором напряжения.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify from a datasheet для параметра Parameterization.

Основное эмиттерное напряжение, когда основным током является Ib. [Vbe Ib] пара данных должна быть заключена в кавычки для того, когда транзистор находится в нормальной активной области, то есть, не во влажной области.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify from a datasheet для параметра Parameterization.

Основной ток, когда основным эмиттерным напряжением является Vbe. [Vbe Ib] пара данных должна быть заключена в кавычки для того, когда транзистор находится в нормальной активной области, то есть, не во влажной области.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify from a datasheet для параметра Parameterization.

Идеальный максимум передает текущее усиление.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify using equation parameters directly для параметра Parameterization.

Транзисторное текущее насыщение.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify using equation parameters directly для параметра Parameterization.

В стандарте уравнения Эберс-Молл градиент Ic по сравнению с кривой Vce является нулем в нормальной активной области. Дополнительный прямой Ранний термин напряжения увеличивает этот градиент. Прерывание на Vce - ось равна –VAF, когда линейная область экстраполируется.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify using equation parameters directly для параметра Parameterization.

Идеальный максимум инвертирует текущее усиление. Это значение часто не заключается в кавычки в таблицах данных производителя, потому что не значительно, когда транзистор смещается, чтобы действовать в нормальной активной области. Когда значение не известно, и транзистор не должен управляться обратная область, использовать значение по умолчанию 1.

Температурный T m1, в котором измеряются Vbe и Ib или IS.

Омическое сопротивление

Сопротивление в коллекторе.

Сопротивление в эмиттере.

Сопротивление в основе при нулевом смещении.

Емкость

Паразитная емкость через коллекторный переход.

Паразитная емкость через эмиттерный переход.

Представляет среднее время для поставщиков услуг меньшинства, чтобы пересечь основную область с эмиттера на коллектор и часто обозначается параметром TF [1].

Представляет среднее время для поставщиков услуг меньшинства, чтобы пересечь основную область от коллектора до эмиттера и часто обозначается параметром TR [1].

Температурная зависимость

Выберите один из следующих методов для температурной параметризации зависимости:

  • None — Simulate at parameter measurement temperature — Температурная зависимость не моделируется, или модель симулирована в T m1 температуры измерения (как задано параметром Measurement temperature на вкладке Main). Это - метод по умолчанию.

  • Model temperature dependence — Введите значение для температуры симуляции, чтобы смоделировать температурно-зависимые эффекты. Также необходимо обеспечить набор дополнительных параметров в зависимости от метода параметризации блока. Если вы параметрируете блок из таблицы данных, необходимо ввести значения в течение секунды [Vbe Ib] пара данных и h_fe при второй температуре измерения. Если вы параметрируете путем прямого определения параметров уравнения, необходимо ввести значения для XTI, EG и XTB.

Текущее усиление маленькое сигнала при второй температуре измерения. Это должно быть заключено в кавычки при том же эмиттерном коллектором напряжении и токе коллектора что касается параметра Forward current transfer ratio h_fe на вкладке Main.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify from a datasheet для параметра Parameterization на вкладке Main.

Основное эмиттерное напряжение, когда основным током является Ib и температура, установлено во вторую температуру измерения. [Vbe Ib] пара данных должна быть заключена в кавычки для того, когда транзистор находится в нормальной активной области, то есть, не во влажной области.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify from a datasheet для параметра Parameterization на вкладке Main.

Основной ток, когда основным эмиттерным напряжением является Vbe и температура, установлен во вторую температуру измерения. [Vbe Ib] пара данных должна быть заключена в кавычки для того, когда транзистор находится в нормальной активной области, то есть, не во влажной области.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify from a datasheet для параметра Parameterization на вкладке Main.

Второй температурный T m2, в котором измеряются h_fe, Vbe и Ib.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify from a datasheet для параметра Parameterization на вкладке Main.

Текущее содействующее значение температуры усиления.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify using equation parameters directly для параметра Parameterization на вкладке Main.

Значение энергетического кризиса.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify using equation parameters directly для параметра Parameterization на вкладке Main.

Насыщение текущее температурное содействующее значение.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы выбираете Specify using equation parameters directly для параметра Parameterization на вкладке Main.

Температурный T s, в котором симулировано устройство.

Вопросы совместимости

развернуть все

Поведение изменяется в R2019b

Ссылки

[1] Г. Массобрио и П. Антоньетти. Полупроводниковое моделирование устройства с SPICE. 2-й выпуск, McGraw-Hill, 1993.

[2] Х. Ахмед и П.Дж. Спридбери. Аналоговая и цифровая электроника для инженеров. 2-й Выпуск, издательство Кембриджского университета, 1984.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

|

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте