Аналоговая модель транзистора

Союз Советских Социалистических Республик(б 1) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 17.01.79 ("1) 271475418-24 51) М К "б 06 6 7/4 рисоединением заявки -Государственный кемите 23) Приоритет -43) Опубликовано 07,01,81, Бюллетень45) Дата опубликования описания 10.03.8 о делам изобретений и открытий(71) Заявител Таганрогский радиотехнический институ имени В, Д. Калмыкова54) АНАЛОГОВАЯ МОДЕЛЬ ТРАНЗИСТОР Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для расчета статических и динамических парметров биполярных транзисторов, а также для моделирования электронных схем на биполярных транзисторах .(БТ).Известно устройство для моделирования транзистора 111, содержащее Я-сетку для моделирования сопротивления подложки, генераторы тока для моделирования процессов переноса, рекомбинации и генерации, конденсаторы для моделирования барьерных емкостей р - п-переходов и накопления носителей в базе и резисторы для моделирования токов утечки и эффекта расширения коллектора в область базы.Однако это устройство не позволяет рассчитывать параметры транзистора,в режи,ме большого сигнала. технической сущяется аналоговая одержащая экспо- конденсаторы для ходов, ЯСО-сетку еноса неосновных сетку для моделих носителей в баинены в единую Наиболее близким по ности к изобретению явл модель транзистора 121, с ненциальный усилитель и моделирования р - и-пере для моделирования пер носителей в базе БТ и Р- рования переноса основнь зе. ЯСО и Я-сетки объед РС 6 Я-сеточную структур Однако это устроиство позволяет модель использовать лишь для качественного объяснения процессов в транзисторе в режиме большого сигнала. Количественный анализ невозможен из-за необходимости иметь в устройстве резисторы и конденсаторы с номиналами, которые практически невозможно реализовать.Целью изобретения является получение возможности расчета параметров транзистора в режиме большого сигнала, а также повышение точности воспроизведения характеристик транзистора,Эта цель достигается тем, что в предложенную модель транзистора, содержащую ЯС 6 и Л-сетки, группу накопительных конденсаторов, накопительный конденсатор и экспоненциальный усилитель, введены группа управляемых источников тока, управляемый источник тока и логарифмические усилители. Эмиттерный вывод модели соединен с первыми входами логарифмических усилителей и с первыми обкладками накопительных конденсаторов группы, вторые обкладки которых подключены к соответствующим граничным узлам первой группы Й-сетки и к первым входам соответствующих управляемых источников тока группы, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих логарифмических усилителей, вторые входы которых подключены к соответствующим граничным узлам первой группы ЯСО-сетки и к выходам соответствующих управляемых источников тока группы. Первый вход управляемого источника тока соединен с общим выводом граничных узлов второй группы РСО-сетки, второй вход с выходом экспоненциального усилителя, первый вход которого является коллекторным выводом модели и соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора. Второй вход экспоненциального усилителя соединен с общим выводом граничныхх узлов второй группы Р-сетки, со второй обкладкой конденсатора и с третьим входом управляемого источника тока. Вывод базы модели подключен к одному из внутренних узлов Я-сетки,На чертеже дана принципиальная схема предложенной модели.Модель содержит РСО-сетку 1, Я-сетку 2, логарифмические усилители 3, группу накопительных конденсаторов 4, накопительный конденсатор б, управляемые источники тока б, экспоненциальный усилитель 7, узлы 8 эмиттерной границы Я-сетки, выводы 9 коллекторной границы Я-сетки 10, узлы эмиттерной границы РСО-сетки и вывод 11 коллекторной границы РСО-сетки.Модель работает следующим образом.Логарифмический усилитель, экспоненциальный усилитель и управляемые источники тока образуют совместно с ЯСО и Я- сеткой электрическую цепь, процессы в которой подобны процессам в БТ, работающем в режиме большого сигнала. В модели перенос неосновных носителей в базе транзистора моделируется ЯСО-сеткой. Избыточная концентрация неосновных носителей Р и их ток 1 р связаны с потенциалом Урм и током 1 рм сетки масштабным соотношением;Ц МЬргде Кр, К, . - масштабы концентрации и тока.Перенос основных носителей в базе моделируется Р-сеткой.Потенциал базы р и ток неосновных носителей 1 связаны с потенциалом рф и током 1 ц сетки масштабными соотношениями:, л 1 1,чй 1 ) где К - масштаб потенциала.К, удобно принимать равным 1.Переходные процессы в модели по сравнению с моделируемым транзистором замедлены к К раз.При заданных К К, К- и К, сопротивления йр емкость С и проводимость 6 элементов ЯСО-сетки и сопротивление ЯКЬх К 5 Ьу 1 О где заряд дыр.ии;коэффициент диффузии не- основных носителей;удельная проводимость материала базы транзистора; шаг сетки по осям х и у. 5 Дх, Ду -Формула изобретения Аналоговая модель транзистора, содержащая ЯСО- и Р-сетки, группу накопительных конденсаторов, накопительный конденсатор и экспоненциальный усилитель, о тличающаяся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения характеристик транзистора, в модель введены груп па управляемых источников тока, управляемый источник тока и логарифмические уси лители, причем эмиттерный вывод модели соединен с первыми входами логарифмических усилителей первыми обкладками накопительных конденсаторов группы, вторые Граничные условия для РСО-сетки задаются управляемыми источниками тока би экспоненциальным усилителем 7, для Йсетки - логарифмическими усилителями 3,конденсаторами 4, управляемым источником тока б и эквивалентным генераторомэлектрической цепи, в которой используется предлагаемое устройство.26 Указанное включение управляемых источников тока и ЭДС обеспечивает организацию автоматического итерационного процесса, заключающегося в вычислении граничных условий для сеток по заданным паЗ 0 раметрам эквивалентных генераторов электрической цепи, в которой используетсяпредлагаемое устройство,Время одной итерации определяется временем задержки сигнала в операционныхусилителях и может составлять единицымикросекунд, поэтому масштаб К, выбирается таким образом, чтобы длительностьпереходных процессов в устройстве состав 40ляла 100 мкс и более.Предлагаемая модель позволяет рассчитывать параметры .транзистора в режимебольшого сигнала. Кроме того, модель отражает особенности реальной геометрии4 Б транзистора, что повышает точность воспроизведения характеристик в 2 - 5 раз иболее в зависимости отфизико-топологических параметров и режима работы транзистора.50Составитель В. РыбинРедактор Л. Утехина Техред Л. Куклина Корректор И, Осиновская лаказ 217/228 Изд. м 217 Тираж 749 ПодпнсноьНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 и Харьк, фил. пред, Патент обкладки которых подключены,к соответствующим граничным узлам первой группы Р-сетки и к первым входам соответствующих управляемых источников тока группы, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих логарифмических усилителей, вторые входы которых подклю. чены к соответствующим граничным узлам первой группы ЯСО-сетки и к выходам соответствующих управляемых источников тока группы, первый вход управляемого источника тока соединен с общим выводом граничных узлов второй группы ЯСб-сетки, второй вход управляемого источника тока подключен к выходу экспоненциального усилителя, первый вход которого является коллекторным выводом модели и соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора, а второй вход экспоненциального усилителя соединен с общим выводом граничных узлов второй группы Я-сетки, со 5 второй обкладкой конденсатора и с третьимвходом управляемого источника тока, вывод базы модели подключен к одному из внутренних узлов Я-сетки. 10 Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе;1. Авторское свидетельство .СССР583456, кл. б 06 С 7/48, 1977. 15 2. К. К 1 ейег Ьо 1 Ыа 1 е евс 1 гоп 1 сз, 1974 г,7 о 1 иве 17, питЬег 12, р.р. 1271 - 1282 (прототип).