Радиоэлектроника

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;

                            [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


смотреть на рефераты похожие на "Расчет полевого транзистора"