Расчет полевого транзистора

1 Расчетвходной и выходнойхарактеристикитранзисторас использованиеммодели Молла– Эберса.

1.1 Расчети построениевыходныххарактеристиктранзистора

Исходныеданные:

• q= 1,6*10 ^–19Кл – зарядэлектрона;

• n_i= 1,5*10¹⁰ см^–3 –концентрация,при температуре300 К;

• А= 1*10 ^–6см² –площадь p-nперехода;

• Д_nк= 34 см²/с– коэффициентдиффузии электроновв коллекторнойобласти;

• Д_рб= 13 см²/с– коэффициентдиффузии дырокв базовой области;

• L_n= 4.1*10 ^–4 м – диффузионнаядлина электрона;

• U_Т= 25,8 мВ – температурныйпотенциал притемпературе300 К;

• W_б= 4,9 мм – ширинабазовой области;

• N_дб= 1,1*10¹⁶ см^–3 – донорнаяконцентрацияв базовой области;

• N_ак= 3*10¹⁷ см^–3 – акцепторнаяконцентрацияв коллекторнойобласти;

(1.1)

U_Э – const

-U_К= 0; 0.01; 0.05; 0.1; 1; 1.5; 2; 3; 4; 5;

Находимзначение I_К, затем меняяU_Э, при тех жезначениях U_Кнаходим значениятока.

Таблица1.1 – ЗначенияI_Кпри разныхзначениях U_Э

IК при UЭ= 0 В	IКпри UЭ=0.005 В	IК при UЭ= 0.01 В	IКпри UЭ=0.015 В	IК при UЭ= 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

Пополученнымданным построимграфик зависимостипредставленныйна рисунке 1.1

Рисунок1.1 – Выходнаяхарактеристикатранзистора

1.2 Расчети построениевходных характеристиктранзистора

(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

Таблица1.2 – Значениятока эмиттерапри различныхзначениях U_Э

IЭ при UК= 0 В	IЭ при UК= -  В	IЭ при UК= 0.03 В
0	-0.026	0.057
-0.012	-0.039	0.045
-0.031	-0.057	0.027

Продолжениетаблицы 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

Дляпостроениявходной характеристикинужны значениятока базы

I_Б= -(I_Э+ I_К) (1.3)

Таблица1.3 – Значениятока 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

Позначениям токови напряженийпостроим зависимостьтока базы отнапряженияU_БЭпредставленнуюна рисунке 1.2.

Рисунок1.2 – Входныехарактеристикитранзистора

2 Расчетконцентрациине основныхносителей

Исходныеданные:

• W_е= 3,0 мм – ширинаэмиттернойобласти;

• W_б= 4,9 мкм – ширинабазовой области;

• W_к= 5,1 мм – ширинаколлекторнойобласти;

• Х = 10 мм

2.1 В эмиттернойобласти:

гдеU_Э= 0,005B

Рисунок2.1 – График распределенияконцентрацииот координатв эмиттернойобласти

2.2 В базовойобласти:

U_Э= 0.005 В; U_К= 1.4 В.

Рисунок2.2 – График распределенияконцентрациив базовой области

Вэмиттернойобласти:

U_К= 1.4В

Рисунок2.3 – График концентрациив коллекторнойобласти

3Расчет эффективностиэмиттера

U_Э= 0,2 В; U_К= 0,1 В

4 Коэффициентпереноса токачерез базу

5 Статическийкоэффициентпередачи токав схеме с ОБ

где М– коэффициентумножения токаколлектора

6 Статическийкоэффициентпередачи токав схеме с ОЭ

7 Расчетбарьернойемкости коллекторногоперехода

гдеU₀– пороговоенапряжениеперехода

8Расчет h– параметров

Длявычисленияh –параметровиспользуемхарактеристикитранзистораполученныес использованиеммодели Молла– Эберса.

Рисунок8.1 – Выходныехарактеристикитранзистора

U_КЭ=E_K– I_KR_H,

E_K= I_KR_H+ U_КЭ,

Е_К= 0,057*10+(-5)=4,43

Рисунок8.2 – Входныехарактеристикитранзистора

Воспользуемсяформулами связимежду параметрамитранзисторапри различныхвключениях.

9 Дифференциальноесопротивлениеэмиттерногоперехода

10 Расчетдифферинцеальнойемкости эмиттерногоперехода

11 Расчетэффекта Эрли

ПриU_Э= const,концентрацияносителей вбазовой областистановитсяфункциейколлекторногонапряжения:

U_K

0

0.2

0.4

0.8

1.2

1.4

Рисунок11.1 – Зависимостиконцентрацийв базовой области:

1– в зависимостиот ширины базы,2 – как функцияот приложенногоU_K

12Расчет и построениеФЧХ и АЧХ

12.1 ФЧХ

 изменяем0 – 1000 Гц

	0
0.1 10 100 200 500 1000	-0.42 -5.465 -21.465 -62.34 -80 -85.2

Рисунок12.1 – ФЧХ

12.2 АЧХ

При использованиитех же частот

Рисунок12.1 - АЧХ

СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННОЙЛИТЕРАТУРЫ

1 Л. Росадо«Физическаяэлектроникаи микроэлектроника»М.: Высш. шк., 1991.-351 с.с ил.

2 И.П.Степаненко«Основы теориитранзисторови транзисторныхсхем» изд. 3-е,перераб. и доп.М., «Энергия»,1973.-608с. с ил.

3 Б.С.Гершунский«Основы электроника»Киев, «Высшаяшкола», 1977, 344с.