Моделирование биполярных транзисторов

Особенности моделирования биполярных транзисторов

Нелинейная эквивалентная схема биполярного транзистора для большого сигнала может быть синтезирована на основе модели Эберса—Молла путем добавления реактивных и резистивных элементов, не учтенных в идеализированной модели, а также элементов, учитывающих влияние подложки. Как и в модели МДПТ, в эквивалентной схеме биполярного транзистора выделяется часть, соответствующая «внутреннему» транзистору, с собственными внутренними электродами. В отличие от модели МДПТ, в расширенной модели Эберса— Молла нет проблемы описания зарядов, зависящих более чем от одного напряжения. Преимущества такой модели связаны с ее наглядностью. В качестве параметров модель содержит коэффициенты передачи тока, требования к которым неизбежно должны учитываться при проектировании электронных устройств. Эти же преимущества оборачиваются недостатками при расчетах, требующих высокой точности, так как феноменологический характер модели Эберса—Молла не позволяет адекватно учесть ряд существенных факторов.

Значительно большей мощностью обладает рассмотренная ниже модель Гуммеля—Пуна, основанная на математическом описании физических процессов в активных областях транзистора. Упрощенный вариант модели Гуммеля—Пуна соответствует расширенной модели Эберса—Молла. В модели Гуммеля—Пуна заряд в квазинейтральной области зависит от двух напряжений, однако изящный метод Гуммеля—Пуна решает задачу его математического описания. Модели высокого уровня описывают накопление заряда в коллекторной области методом Кулла (см. параграф IV.4.7).

Линейные малосигнальные эквивалентные схемы, как и для МДПТ, могут быть получены линеаризацией нелинейных элементов моделей для большого сигнала. Для оценочных расчетов небольших блоков электронных устройств иногда оказываются удобными специальные модели биполярного транзистора, включенного по схеме ОЭ.

Формальные линейные модели биполярного транзистора как линейного четырехполюсника аналогичны соответствующим моделям МДПТ, однако используют другую систему параметров.