Совместимый со SPICE транзистор PnP Гаммель-Пуна
Simscape / Электрический / Дополнительные Компоненты / Полупроводники SPICE
Блок SPICE PNP представляет совместимый со SPICE PnP Гаммель-Пуна с четырьмя терминалами биполярный транзистор соединения. Конденсатор соединяет порт подложки, sx, к транзисторной базе, bx. Поэтому устройство эквивалентно транзистору с тремя терминалами, когда вы используете значение по умолчанию 0
для параметра C-S junction capacitance, CJS и подключения порт подложки к любому другому порту, включая эмиттерный порт, ex, или порт коллектора, cx.
SPICE или Программа Симуляции с Акцентом Интегральной схемы, является инструментом симуляции для электронных схем. Можно преобразовать некоторые подсхемы SPICE в эквивалентные модели Simscape™ Electrical™ с помощью блока Environment Parameters и совместимых со SPICE блоков из библиотеки Additional Components. Для получения дополнительной информации смотрите subcircuit2ssc
.
Переменные для уравнений блока SPICE PNP включают:
Переменные, которые вы задаете путем определения параметров для блока SPICE PNP. Видимость некоторых параметров зависит от значения, которое вы устанавливаете для других параметров. Для получения дополнительной информации смотрите Параметры.
Настроенные геометрией переменные, которые зависят от нескольких значений, что вы задаете параметры использования для блока SPICE PNP. Для получения дополнительной информации смотрите Настроенные Геометрией Переменные.
Температура, T, который является 300.15
K
по умолчанию. Можно использовать различное значение путем определения параметров для блока SPICE PNP или путем определения параметров и для блока SPICE PNP и для блока Environment Parameters. Для получения дополнительной информации смотрите Транзисторную Температуру.
Температурные зависимые переменные. Для получения дополнительной информации смотрите Температурную Зависимость.
Минимальная проводимость, GMIN, который является 1e–12
1/Ohm
по умолчанию. Можно использовать различное значение путем определения параметра для блока Environment Parameters. Для получения дополнительной информации смотрите Минимальную Проводимость.
Несколько переменных в уравнениях для PnP SPICE, биполярная транзисторная модель соединения рассматривает геометрию устройства, которое представляет блок. Эти настроенные геометрией переменные зависят от переменных, которые вы задаете путем определения параметров блоков SPICE PNP. Настроенные геометрией переменные зависят от этих переменных:
Область Область устройства
Шкала Количество параллельных подключенных устройств
Связанная неприспособленная переменная
Таблица включает настроенные геометрией переменные и уравнения определения.
Переменная | Описание | Уравнение |
---|---|---|
ISd | Настроенное геометрией транспортное текущее насыщение |
|
IKFd | Настроенное геометрией прямое текущее колено |
|
ISd | Настроенная геометрией основная эмиттерная текущая утечка |
|
IKRd | Настроенное геометрией противоположное текущее колено |
|
ISCd | Настроенная геометрией текущая утечка основного коллектора |
|
IRBd | Настроенная геометрией половина текущего базового сопротивления |
|
CJEd | Настроенная геометрией основная эмиттерная емкость истощения |
|
ITFd | Настроенный геометрией прямой коэффициент времени транспортировки |
|
CJCd | Настроенная геометрией емкость истощения основного коллектора |
|
CJSd | Настроенная геометрией емкость перехода подложки коллектора |
|
RBd | Настроенное геометрией базовое сопротивление нулевого смещения |
|
RBMd | Настроенное геометрией минимальное базовое сопротивление |
|
REd | Настроенное геометрией сопротивление эмиттера |
|
RCd | Настроенное геометрией сопротивление коллектора |
|
Можно использовать эти опции, чтобы задать транзисторную температуру, T:
Фиксированная температура — блок использует температуру, которая независима от температуры схемы, когда параметр Model temperature dependence using в настройках Temperature блока SPICE PNP устанавливается на Fixed temperature
. Для этой модели блок устанавливает T, равный TFIXED.
Температура устройства — блок использует температуру, которая зависит от температуры схемы, когда параметр Model temperature dependence using в настройках Temperature блока SPICE PNP устанавливается на Device temperature
. Для этой модели блок задает температуру как
Где:
TC является температурой схемы.
Если нет никакого блока Environment Parameters в схеме, TC равен 300.15 K.
Если существует блок Environment Parameters в схеме, TC равен значению, которое вы задаете для параметра Temperature в настройках SPICE блока Environment Parameters. Значением по умолчанию для параметра Temperature является 300.15
K
.
TOFFSET является смещением локальная температура схемы.
Минимальная проводимость, GMIN, имеет значение по умолчанию 1e–12
1/Ohm
. Задавать различное значение:
Если нет блока Environment Parameters в схеме, добавьте тот.
В настройках SPICE блока Environment Parameters задайте желаемое значение GMIN для параметра GMIN.
Отношения текущего напряжения и отношения заряда базы для транзистора описаны в терминах Токов Основного Эмиттерного и Коллекторного перехода, Терминальных Токов и Модели Заряда базы. Как применимые, параметры модели сначала настроены для температуры.
Текущий эмиттерный переход зависит от эмиттерного базового напряжения, VEB, таким образом что:
Когда :
Когда :
Текущий коллекторный переход зависит от базового напряжения коллектора, VCB, такого что:
Когда :
Когда :
Где:
VEB является эмиттерным базовым напряжением.
VCB является базовым напряжением коллектора.
VTE является эмиттерным тепловым напряжением, таким что .
VTC является коллектором тепловое напряжение, такое что .
VTF является прямым тепловым напряжением, таким что .
VTR является противоположным тепловым напряжением, таким что .
ISCd является настроенной геометрией текущей утечкой основного коллектора.
ISEd является настроенной геометрией основной эмиттерной текущей утечкой.
NE является основным эмиттерным коэффициентом эмиссии.
NC является коэффициентом эмиссии основного коллектора.
NF является прямым коэффициентом эмиссии.
NR является противоположным коэффициентом эмиссии.
q является элементарным зарядом на электроне.
k является Постоянная Больцмана.
T является транзисторной температурой. Для получения дополнительной информации смотрите Транзисторную Температуру.
Gmin является минимальной проводимостью. Для получения дополнительной информации смотрите Минимальную Проводимость.
Терминальные токи вычисляются как:
Где:
IB является текущим выводом базы.
IC является текущим терминалом коллектора.
BF является прямой бетой.
BR является противоположной бетой.
Заряд базы, qb, вычисляется с помощью этих уравнений:
Где:
qb является зарядом базы.
VAF является прямым Ранним напряжением.
VAR является противоположным Ранним напряжением.
IKFd является настроенным геометрией прямым текущим коленом.
IKRd является настроенным геометрией противоположным текущим коленом.
eps является 1e-4.
Можно использовать эти опции для базового сопротивления модели, rbb:
Если вы используете значение по умолчанию бесконечности для параметра Half base resistance cur, IRB, блок вычисляет базовое сопротивление как
Где:
rbb является базовым сопротивлением.
RBMd является настроенным геометрией минимальным базовым сопротивлением.
RBd является настроенным геометрией базовым сопротивлением нулевого смещения.
Если вы задаете конечное значение для параметра Half base resistance cur, IRB, блок вычисляет базовое сопротивление как
Где
Если вы задаете ненулевые значения для параметра Coefficient of TF, XTF, модуляции заряда транзита моделей блока путем масштабирования прямого времени транспортировки как
Где ITFd является настроенным геометрией коэффициентом прямого времени транспортировки.
Блок позволяет вам заряд соединения модели. Заряд основного коллектора, Qbc, и основной эмиттерный заряд, Qbe, зависит от промежуточного значения, Qdep. Как применимые, параметры модели сначала настроены для температуры.
Для внутренних эмиттерных переходов
Для внутренних коллекторных переходов
Для внешних коллекторных переходов
Qdep зависит от напряжения на переходе, Vjct (VBE для эмиттерного перехода и VBC для коллекторного перехода), можно следующим образом.
Применимая область значений значений Vjct | Соответствующее уравнение Qdep |
---|---|
Где:
FC является коэффициентом емкости.
VJ:
Основной эмиттерный встроенный потенциал, VJE, для эмиттерного перехода.
Основной коллектор встроенный потенциал, VJC, для коллекторного перехода.
MJ:
Основной эмиттерный экспоненциальный фактор, MJE, для эмиттерного перехода.
Фактор экспоненциала основного коллектора, MJC, для коллекторного перехода.
Cjct:
Настроенная геометрией основная эмиттерная емкость истощения, CJEd, для эмиттерного перехода.
Настроенная геометрией емкость истощения основного коллектора, CJCd, для коллекторного перехода.
Заряд подложки коллектора, Qcs, зависит от напряжения коллектора подложки, Vsc. Как применимые, параметры модели сначала настроены для температуры.
Применимая область значений значений Vsc | Соответствующее уравнение Qcs |
---|---|
Где:
CJSd является настроенной геометрией емкостью перехода подложки коллектора.
VJS является подложкой встроенный потенциал.
MJS является фактором экспоненциала подложки.
Отношение между текущим насыщением, ISd, и транзисторной температурой, T,
Где:
ISd является настроенным геометрией транспортным текущим насыщением.
Tmeas является температурой экстракции параметра.
XTI является транспортным насыщением текущая температурная экспонента.
EG является энергетическим кризисом.
Vt = kT/q.
Отношение между потенциалом эмиттерного перехода, VJE, и транзисторной температурой, T,
Где:
VJE является основным эмиттерным встроенным потенциалом.
Блок использует уравнение VJE(T), чтобы вычислить потенциал коллекторного перехода путем замены VJC, основной коллектор встроенный потенциал, для VJE.
Отношение между емкостью эмиттерного перехода, CJE, и транзисторной температурой, T,
Где:
CJEd является настроенной геометрией основной эмиттерной емкостью истощения.
MJE является основным эмиттерным экспоненциальным фактором.
Блок использует уравнение CJE(T), чтобы вычислить емкость коллекторного перехода путем замены CJCd, настроенной геометрией емкостью истощения основного коллектора, для CJEd и MJC, фактора экспоненциала основного коллектора, для MJE.
Отношение между прямой и противоположной бетой и транзисторной температурой, T,
Где:
β является прямой бетой или противоположной бетой.
XTB является бета экспонентой температуры.
Отношение между основной эмиттерной текущей утечкой, ISE, и транзисторной температурой, T,
Где:
ISEd является настроенной геометрией основной эмиттерной текущей утечкой.
NE является основным эмиттерным коэффициентом эмиссии.
Блок использует это уравнение, чтобы вычислить утечку основного коллектора, текущую путем замены, ISCd, настроенная геометрией утечка основного коллектора, текущая для ISEd и NC, коэффициента эмиссии основного коллектора, для NE.
Блок не поддерживает шумовой анализ.
Блок применяет начальные условия через конденсаторы соединения а не через порты блока.
[1] Г. Массобрио и П. Антоньетти. Полупроводниковое моделирование устройства с SPICE. 2-й выпуск. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1993.