Устройство для моделирования параметров транзисторов

 

Изобретение относится к электронной и вычислительной технике и может быть использовано при прогнозировании надежности РЭА путем физического моделирования процессов разрегулирования схем. Цель - повышение точности моделирования. Устройство содержит исследуемый биполярный транзистор, операционные усилители, потенциометры и масштабный резистор. Устройство позволяет моделировать процессы диффузии носителей тока, инжектированных из эмиттера и коллектора в базу, т.е протекание диффузионного тока, а также рекомбинационного тока и токов, вызванных накоплением и рассасыванием носителей в базе транзистора. 1 ил.

Изобретение относится к электронной и вычислительной технике и может быть использовано при прогнозировании надежности РЭА путем физического моделирования процессов разрегулирования схем.

Известно устройство для моделирования биполярного транзистора [1], содержащее два усилительных транзистора, токозадающий переменный резистор, один вывод которого подключен к базовому выводу устройства, другой соединен с базой первого усилительного транзистора, коллектор которого подключен к эмиттерному выводу устройства. Данное устройство позволяет имитировать изменение (уменьшение) коэффициента передачи транзистора из-за понижения температуры эксплуатации.

Однако с помощью этого устройства нельзя имитировать изменения в процессах накопления зарядов в базах и коллекторах транзисторов и, следовательно, изменение диффузионного тока между коллектором и эмиттером.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство-модель транзистора [2], содержащее биполярный транзистор, два операционных преобразователя, включенных в базовую и коллекторную цепи транзистора.

Недостатком этой модели является сравнительно низкая точность имитации реальных физических процессов из-за невозможности непосредственного моделирования изменения диффузионного тока, обусловленного диффузией носителей в базе, инжектированных из эмиттера и коллектора транзистора.

Цель изобретения - повышение точности моделирования.

На чертеже представлена схема устройства для моделирования.

Устройство содержит исследуемый биполярный транзистор 1, второй 2 и первый 3 операционные усилители, первый 4 и второй 5 потенциометры, масштабный резистор 6, эмиттерный 7, базовый 8 и коллекторный 9 выводы устройства.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства в исследуемую электронную схему по цепи, состоящей из усилителей 2 и 3, а также потенциометра 5, являющихся шунтом между эмиттерным 7 и коллекторным 9 выводами, начинает протекать ток. Этот ток имитирует диффузионный ток биполярного транзистора 1, обусловленный диффузией носителей в базе, инжектированных из эмиттера и коллектора транзистора.

Эмиттерный I_э, коллекторный I_к и базовый I_б токи транзистора определяются по формулам: I_э=I_д+i_рек+i_н; I_к=-I_д+i_рек+i_рас; I_б=-(I_э+I_к), где i_рек, i_н, i_рас - рекомбинационный ток, токи накопления и рассасывания носителей соответственно. Численные значения токов i_рек, i_н, i_рас на два порядка меньше, чем величина диффузионного тока I_д. Данное устройство позволяет учесть суммарное влияние и этих токов.

Величина потенциометра 5 выбирается исходя из соотношения R₅ ≃ , где U_к - напряжение на коллекторе транзистора 1; I_д - диффузионный ток.

Величина потенциометра 4 выбирается из условия обеспечения требуемого коэффициента К усиления усилителя 3: K ≃ .

Конкретные особенности биполярного транзистора 1 обуславливают правильный выбор численных значений параметров потенциометров 4 и 5 и резистора 6.

Устройство позволяет моделировать процессы диффузии носителей тока, инжектированных из эмиттера и коллектора в базу, т.е. протекание диффузионного тока, а также рекомбинационного тока и токов, вызванных накоплением и рассасыванием носителей в базе транзистора.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТРАНЗИСТОРОВ, содержащее исследуемый биполярный транзистор, первый и второй операционные усилители, первый и второй потенциометры и масштабный резистор, выход первого операционного усилителя соединен с первым выводом и подвижным контактом первого потенциометра, второй вывод которого подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя и первому выводу масштабного резистора, эмиттер исследуемого биполярного транзистора является эмиттерным выводом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, коллектор исследуемого биполярного транзистора является коллекторным выводом устройства и подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, первому выводу и подвижному контакту второго потенциометра, второй вывод которого соединен с выходом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к эмиттеру исследуемого биполярного транзистора, база которого является базовым выводом устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1