集成電路中的雙極晶體管模型
發(fā)布時(shí)間:2008/6/3 0:00:00 訪問(wèn)次數(shù):941
p-n結(jié)二極管的分析和模擬是雙極結(jié)型晶體管(bjt)原理和模擬的基礎(chǔ)。bjt是由兩個(gè)背靠背的p-n結(jié),并由一個(gè)半導(dǎo)體簿區(qū)串聯(lián)而成的。雖然分立的二極管沒(méi)有放大作用,但是當(dāng)它們由一個(gè)純的單晶,結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體簿區(qū)耦合起來(lái)時(shí),這種器件就變成了有源器件,并具有好的功率增益。在發(fā)射結(jié)處于正向偏壓(低阻抗),而集電極處于反向偏壓(高阻抗)下,由發(fā)射結(jié)注入的少子電流幾乎全部輸運(yùn)到集電結(jié),使器件具有放大作用。當(dāng)器件狀態(tài)處于有源區(qū)時(shí),就有功率增益。
npn bjt是兩個(gè)半導(dǎo)體晶體的n型區(qū)由中間的p型區(qū)耦合起來(lái)的;而pnp bjt是兩個(gè)p型區(qū)由中間的n型區(qū)耦合起來(lái)的。實(shí)際上,所有三個(gè)區(qū)域都是半導(dǎo)體單晶的一部分。在這種器件中,電流的描述涉及空穴和電子的運(yùn)動(dòng),所以稱作為雙極型晶體管。
ebers and moll 晶體管方程
為了更容易地分析含有bjt的電子電路,通常將bjt模擬為二端電路元件。用二個(gè)電流和二個(gè)電壓足以能分析bjt的工作原理,這里將bjt模擬為黑匣子(black box)。npn晶體管的共基極連接如圖所示,圖中表示輸入電流ie和電壓vbe,以及輸出電流ic和電壓vbc。bjt可以看作二個(gè)耦合的二極管,其電流-電壓方程與二極管的電流-電壓方程相類似。事實(shí)上,這些方程可為:
加上kirchoff定律規(guī)定的二個(gè)方程:
構(gòu)成四個(gè)方程。假如aij確定的話,四個(gè)方程中還有6個(gè)未知的電流和電壓參數(shù)。如果給出二個(gè)電流或電壓值,其它四個(gè)電流與電壓值就可確定。這四個(gè)公式對(duì)于晶體管模擬是非常有用的,尤其是在計(jì)算機(jī)輔助電路分析中,而且并不僅僅限制在低水平注入條件。這些方程通常稱為ebers-moll方程。
p-n結(jié)二極管的分析和模擬是雙極結(jié)型晶體管(bjt)原理和模擬的基礎(chǔ)。bjt是由兩個(gè)背靠背的p-n結(jié),并由一個(gè)半導(dǎo)體簿區(qū)串聯(lián)而成的。雖然分立的二極管沒(méi)有放大作用,但是當(dāng)它們由一個(gè)純的單晶,結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體簿區(qū)耦合起來(lái)時(shí),這種器件就變成了有源器件,并具有好的功率增益。在發(fā)射結(jié)處于正向偏壓(低阻抗),而集電極處于反向偏壓(高阻抗)下,由發(fā)射結(jié)注入的少子電流幾乎全部輸運(yùn)到集電結(jié),使器件具有放大作用。當(dāng)器件狀態(tài)處于有源區(qū)時(shí),就有功率增益。
npn bjt是兩個(gè)半導(dǎo)體晶體的n型區(qū)由中間的p型區(qū)耦合起來(lái)的;而pnp bjt是兩個(gè)p型區(qū)由中間的n型區(qū)耦合起來(lái)的。實(shí)際上,所有三個(gè)區(qū)域都是半導(dǎo)體單晶的一部分。在這種器件中,電流的描述涉及空穴和電子的運(yùn)動(dòng),所以稱作為雙極型晶體管。
ebers and moll 晶體管方程
為了更容易地分析含有bjt的電子電路,通常將bjt模擬為二端電路元件。用二個(gè)電流和二個(gè)電壓足以能分析bjt的工作原理,這里將bjt模擬為黑匣子(black box)。npn晶體管的共基極連接如圖所示,圖中表示輸入電流ie和電壓vbe,以及輸出電流ic和電壓vbc。bjt可以看作二個(gè)耦合的二極管,其電流-電壓方程與二極管的電流-電壓方程相類似。事實(shí)上,這些方程可為:
加上kirchoff定律規(guī)定的二個(gè)方程:
構(gòu)成四個(gè)方程。假如aij確定的話,四個(gè)方程中還有6個(gè)未知的電流和電壓參數(shù)。如果給出二個(gè)電流或電壓值,其它四個(gè)電流與電壓值就可確定。這四個(gè)公式對(duì)于晶體管模擬是非常有用的,尤其是在計(jì)算機(jī)輔助電路分析中,而且并不僅僅限制在低水平注入條件。這些方程通常稱為ebers-moll方程。
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