Модель транзистора

 

Союз Соввтсинк

Соцнвянстнчесинк

Ресяубяни

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву—

{22) Заявлено 040880 (21) 2967975/18-24 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (51)М. Кл.

G 06 G 7/62

Говударетмнкый кенвтвт

СССР ао делам «забретеккй и открытей. (53) УДК 681.333 (088.8) Опубликовано 150582 Бюллетень яв 18

Дата опубликования описания 150582 (72) Авторы изобретения

В.М. Крылов, О.Е. Добронравов и П.Э. Борицки

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красйо

{7I) Заявитель

Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (54) МОДЕЛЬ ТРАНЗИСТОРА

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть .использовано при исследовании качества функционирования узлов и блоков

ЭВМ, содержащих полупроводниковые би. полярные транзисторы.

Известно устройство для моделирования транзистора, содержащее операционные усилители, генератор напряжения, делитель, транзистор, база кото10 рого подключена к неинвертирующим входам операционных усилителей, первый из которых охвачен единичной обратной связью, в обратную свяэь1второго включен делитель напряжения выC 1

15 ходы операционных усилителей подключены к генератору напряжения. Устройство . позволяет имитировать входную и выходную вольтамперные характеристики транзистора (1).

Однако с помощью данного устройства невозможно моделировать процессы накопления зарядов в,базе и коллек. торе транзистора.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее источники напряжения, инвертор, два функциональнйх преобразователя, выходы первого и второго источников напряжения подключены ко вхо-. дам соответствующих преобразователей, выход второго преобразователя соединен со входом инвертора. Это устройст во позволяет воспроизводить кусочнолинейную аппроксимацию вольтамперных характеристик транзистора и изменять его коэффициент усиления по току (2, .

Недостатком этого устройства является низкая точность моделирования вследствие ограниченных функциональных возможностей, невозможности имитации процессов накопления зарядов в объемах базы и коллектора транзистора и, как следствие, отсутствие воэможности управлять постоянными времени жизни носителей в базе и коллекторе, Это создает большие трудности при

3,9283 исследовании транзисторных схем в нанососекундном частотном диапазоне.

Цель изобретения - повышение точности моделирования.

Поставленная цель достигается тем, что в модель транзистора, содержащую два функциональных преобразователя, введен усилительный транзистор, а каждый функциональный преобразователь выполнен на операционном усилителе, р инвертирующий вход которого через потенциометр подключен к одной об. кладке накопительного конденсатора и выходу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого, подключен к другой обкладке накопитель1 ного конденсатора,и к первому выводу второго масштабного резистора, второй вывод которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, базовый и коллекторный выводы модели подключены соответственно к вторым выводам первого масштабного резистора первого и второго функциональных пре,образователей, первый вывод первого масштабного резистора первого функционального преобразователя соединен с базой усилительного транзистора, колзо

" лектор которого подключен к первому выводу первого масштабного резистора второго функционального преобразователя, эмиттер усилительного транзистора является эмиттерным выводом моДели.

На чертеже изображено устройство. Устройство содержит усилительный транзистор 1, функциональные преобразователи 2 и 3. функциональные преобразователи содержат операционные о усилители 4 и 5, поменциометры 6 и 7, масштабные резисторы 8 - 11, накопительные конденсаторы 12 и 13. Устройство имеет базовый 14, эмиттерный 15 и коллекторный 16 выводы.

Устройство работает следующим образом.

При включении модели в исследуемую схему на конденсаторах 12 и 13 происходит заряд. Эти процессы моделируют накопление зарядов неосновных носителей в объемах областей р и п-типов. базы и коллектора транзистора 1. Величины накапливаемых зарядов определяются согласно выражения 55 (к) Б(к) Б(к)

77 4 где Ig(g) - базовый (коллекторный) ток транзистора; эффективное время жизни неосновных носителей в базе (коллектора) транзистора .

Исходя из структуры модели транзистора величина заряда накапливаемого на конденсаторе 12 равна, с RR

R1о

Заряд, накапливаемый на конденсаторе

13, находится по аналогичной формуле

В Р с K Ь R„, Параметры модели — значения резис торов и конденсаторов выбираются таким образом, чтобы достигались требуемые коэффициенты К масштабов моделирования. Коэффициент К для базовой области биполярного транзистора определяется согласно соотношения

К вЂ”- .

В транзисторах, изготовляемых, например, методом двойной диффузии большая часть избыточного заряда накапливается в коллекторе. При этом эффективное время жизни неосновных носителей в коллекторе превышает время жизни носителей в базе.

Учет конструктивных особенностей конкретных типов транзисторов позволяет правильно выбрать необходимые численные значения коэффициентов К и К„ масштабов моделирования. Установка этих масштабов осуществляется с помощью потенциометров 6 и 7..

Таким образом, использование в уст.ройстве дополнительных элементов позволяет, моделировать процессы накопления зарядов неосновных носителей в базе и коллекторе биполярного транзистора как в активном режиме, так в режиме насыщения. Благодаря этому расширяются функциональные возможности устройства и повышается точность моделирования реальных физических процессов, протекающих внутри транзистора.

Перечисленные обстоятельства обусловливают улучшение технико-экономических показателей устройства: уменьшаются трудозатраты на моделирование

9283

Формула изобретения

Составитель В. Рыбин

РедактоР И. КасаРда ТехРед М. Тепер Корректор Г. Решетник

Заказ 3243/63 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,- Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и повышается качество получаемых результатов.

Модель транзистора, содержащая два функциональных преобразователя, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения точности моделирования, в 1@ нее введен усилительный транзистор, а каждый функциональный преобразователь выполнен на операционном усилителе, инвертирующий вход которого через потенциометр подключен к одной обкладке13 накопительного конденсатора и выходу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого подключен 20 к другой обкладке накопительного конденсатора и к первому выводу второго масштабного резистора, второй вывод

77 в которого соединен с неинвертирующим. входом операционного усилителя, базовый и коллекторный выводы модели подключены соответственно к вторым выводам первого масштабного резистора первого и второго функциональных преобразователей, первый вывод первого масштабного резистора первого функционального преобразователя со-. единен с базой усилительного транзистора, коллектор которого подключен к первому выводу первого масштабного резистора второго функционального преобразователя, эмиттер усилительного транзистора является эмиттерным выводом модели.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР и 631944, кл. G 06 6 7/62, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

11 708366,.кл. G 06 G 7/48, 1977 (прототип).