sábado, 24 de julio de 2010

Modelos de la Grande-señal

Modelo de Ebers-Moll

Las corrientes del emisor y de colector de la C.C. en modo activo son modeladas bien por una aproximación al modelo de Ebers-Moll:

La corriente interna baja está principalmente por la difusión (véase Ley de Fick) y

Donde

VT es voltaje termal kT/q (aproximadamente 26 milivoltios en la temperatura ambiente del ≈ de 300 K).
IE es la corriente del emisor
IC es la corriente de colector
αT es el aumento actual del cortocircuito delantero de la base común (0.98 a 0.998)
IES es la corriente reversa de la saturación del diodo del emisor de base (en la orden de 10−15 a 10−12 amperios)
VSEA es el voltaje del emisor de base
Dn es la constante de difusión para los electrones en el p-tipo base
W es la anchura baja
La corriente de colector es levemente menos que la corriente del emisor, desde el valor de αT está muy cerca de 1.0. En el BJT a la cantidad pequeña de corriente del emisor de base causa una cantidad más grande de corriente del collector-emitter. El cociente de la corriente permitida del collector-emitter a la corriente del emisor de base se llama aumento actual, β o hFE. Un valor del β de 100 es típico para los transistores bipolares pequeños. En una configuración típica, una corriente muy pequeña de la señal atraviesa la ensambladura del emisor de base para controlar la corriente del emisor-colector. el β se relaciona con el α con las relaciones siguientes:

Eficacia del emisor: ; es decir, el cociente de la corriente inyectado en la base a la corriente en el emisor; los dos diferencian debido a la inyección posterior de la base en el emisor y a la recombinación. Vea generación de portador y recombinación.

Unapproximated las ecuaciones de Ebers-Moll usadas para describir las tres corrientes en cualquier región de funcionamiento se dan abajo. Estas ecuaciones se basan en el modelo del transporte para un transistor de ensambladura bipolar. Vea, por ejemplo, a Sedra y a Smith. [21]

donde

iC es la corriente de colector
iB es la corriente de la base
iE es la corriente del emisor
βF es el aumento actual del emisor común delantero (20 a 500)
βR es el aumento actual del emisor común reverso (0 a 20)
IS es la corriente reversa de la saturación (en la orden de 10−15 a 10−12 amperios)
VT es voltaje termal (aproximadamente 26 milivoltios en la temperatura ambiente del ≈ de 300 K).
VSEA es el voltaje del emisor de base
VA.C. es el voltaje del base-colector


Modulación de la Base-anchura

Como el voltaje de collector-base aplicado (VBC) varía, la región de agotamiento del collector-base varía de tamaño. Un aumento en el voltaje de collector-base, por ejemplo, causa un mayor diagonal reverso a través de la ensambladura del collector-base, aumentando la anchura de la región de agotamiento del collector-base, y disminuyendo la anchura de la base. Esta variación en anchura baja a menudo se llama “Efecto temprano“después de su descubridor James M. Temprano.

El enangostar de la anchura baja tiene dos consecuencias:

Hay una poca ocasión para la recombinación dentro de la región baja “más pequeña”.
El gradiente de la carga se aumenta a través de la base, y por lo tanto, la corriente de los portadores de la minoría inyectados a través de los aumentos de la ensambladura del emisor.
Ambos factores aumentan el colector o “haga salir” la corriente del transistor en respuesta a un aumento en el voltaje de collector-base.

En región activa delantera el efecto temprano modifica la corriente de colector (iC) y el aumento actual del emisor común delantero (βF) según lo dado por las ecuaciones siguientes:[citación necesitada]

Donde

VCBES es el voltaje de collector-base
VA es el voltaje temprano (15 V a 150 V)
βF0 es el aumento actual del común-emisor delantero cuando VCB = 0 V

Características current-voltage

Las asunciones siguientes están implicadas al derivar las características current-voltage ideales del BJT

Inyección del nivel bajo
Doping uniforme en cada región con las ensambladuras precipitadas
Flujo actual unidimensional
Recombinación-generación insignificante en regiones de carga de espacio
Campos eléctricos insignificantes fuera de regiones de carga de espacio.
Es importante caracterizar las corrientes de difusión de la minoría inducidas por la inyección de portadores.

Con respecto al diodo de ensambladura del pn, una relación dominante es la ecuación de la difusión.

Una solución de esta ecuación está abajo, y dos condiciones de límite se utilizan para solucionar y para encontrar C1 y C2.

Las ecuaciones siguientes se aplican a la región del emisor y de colector, respectivamente, y a los orígenes 0, 0', y 0'' apliqúese a la base, al colector, y al emisor.

Una condición de límite del emisor está abajo:

Los valores de las constantes A1 y B1 es cero debido a las condiciones siguientes de las regiones del emisor y de colector como y .

Desde entonces A1 = B1 = 0, los valores de ΔnE(0'') y Δnc(0') sea A2 y B2, respectivamente.

Expresiones de IEn y ICn puede ser evaluado.

Puesto que ocurre la recombinación insignificante, el segundo derivado de ΔpB(x) es cero. Hay por lo tanto una relación linear entre exceso de densidad del agujero y x.

Los siguientes son condiciones de límite de ΔpB.

Substituya en la relación linear antedicha.

.
Con este resultado, derive el valor de IEp.

Utilice las expresiones de IEp, IEn, ΔpB(0), y ΔpB(W) para desarrollar una expresión de la corriente del emisor.

Semejantemente, una expresión de la corriente de colector se deriva.

Una expresión de la corriente baja se encuentra con los resultados anteriores.


Punchthrough

Cuando el voltaje del base-colector alcanza cierto (valor del específico del dispositivo), el límite de la región de agotamiento del base-colector resuelve el límite de la región de agotamiento del emisor de base. Cuando en este estado el transistor no tiene con eficacia ninguna base. El dispositivo pierde así todo el aumento cuando en este estado.


Modelo del cargar-control de Gummel-Poon

Modelo de Gummel-Poon[23] es un modelo cargar-controlado detallado de la dinámica de BJT, que ha sido adoptada y elaborada por otras para explicar dinámica del transistor en mayor detalle que lo hacen los modelos terminal-basados típicamente [2]. Este modelo también incluye la dependencia del transistor β- valores sobre los niveles actuales de la C.C. en el transistor, que son actual-independiente asumida en el modelo de Ebers-Moll. Vea, por ejemplo, a Sedra y a Smith.

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