文档介绍：双极晶体管模型
第三章本节内容
本节将介绍SPICE2中的两种双极晶体管模型:
双极晶体管的 EM模型,GP模型
频率特性和瞬变特性 在EM方程的基础上,建立双极晶体管的EM模
型,包括直流模型、大信号模型和小信号模型,
并介绍EM模型的模型参数及其物理意义
GP模型是目前广泛使用的双极晶体管模型。本
双极晶体管模型节将介绍GP模型考虑的物理效应以及GP模型的
方程和模型参数
半导体器件 1 半导体器件 2
EM模型 EM模型
1. 直流模型常用的直流模型是EM模型的π形式
qV
II=−expBE 1
qV/ kT qVBC / S
IIeIe=−11 +β BE − 1 + − 1
EFSS( ) ()( ) kT
qVBE / kT qVBC / kT qV
IIeCS=−−+−()111( β RS) Ie( 1) BC
IIEC=− S exp 1
kT
三个参数: IS ——饱和电流
IIICT=− CC EC
βF ——理想的最大正向电流增益
βR ——理想的最大反向电流增益
以上EM方程忽略了基极、集电极和发射极的寄生
电阻;忽略了Early效应;忽略了基区和集电区的
大注入效应;同时认为βF 和βR 是与电流无关的
半导体器件 3 半导体器件 4
EM模型 EM模型
考虑基极、集电极和发射极的寄生电阻,引入 基区宽度调变效应对其它参数的影响
三个电阻参数:
C IV(0)
IV()=≈−SBC I (0)1''
rC ——集电极电阻 SBC'' S
rC 1+VVBC'' A V A
rE ——发射极电阻
C' β F (0) VBC''
ββFBC()V '' =≈− F (0)1
rB ——零偏压基极电阻 rB
理想 1+VVBC'' A V A
B 模型
B' 2
VBC''
考虑基区宽度调变效应, E' ττFBC()V '' =− F (0)1
VA
引入参数: rE
描述EM模型的直流参数有7个:
VA ——正向Early电压 E
IS , βF , βR ,rBB' , rE , rC ,VA
半导体器件 5 半导体器件 6
1
EM模型 EM模型
2. 大信号模型
BJT储存的自由载流子电荷的描述方式:
正向工作:
QDE = QE + QJE + QBF + QJC
= (τE +τEB +τBF +τD ) ICC ≡τF ICC
反向工作:
QDC = QC + QJC + QBR + QJE
= (τC +τD +τBR +τEB ) IEC ≡τR IE