Московский государственный институт электроники и математики

(Технический университет)

Кафедра электроники и электротехники

Изучение статических вольт-амперных характеристик биполярного транзистора и определение параметров его модели для схемотехнических расчетов.

Изучение статических вольт-амперных характеристик МДП для схемотехнических расчетов.

Выполнил: А, группа С-45

Руководитель:

Москва

2011
Цели работы.

Экспериментальное исследование входных и выходных ВАХ биполярного транзистора; приобретение навыков определения параметров схемотехнической модели Гуммеля-Пуна биполярного транзистора по результатам измерения его ВАХ. Изучение статических ВАХ МДП транзистора; изучение способов и определение параметров его модели для схемотехнических расчетов; приобретение навыков работы с полупроводниковыми приборами. Приобретение навыков расчета схем с помощью программы схемотехнического анализа РSPICE.

Биполярный транзистор.

Выходная характеристика.

IБ=30 мкА

IБ=50 мкА

IБ=70 мкА

UКЭ, В

IК, мА

UКЭ, В

IК, мА

UКЭ, мВ

IК, мА

3.23

4.28

1.74

7.22

500

9.9

2,77

4.26

0.810

7.02

163

7.3

2.04

4.17

0.333

6.86

139

5.9

1.59

4.12

0.205

6.26

104

3.6

1.2

4.05

0.168

5.55

90.6

2.78

1

4.04

0.150

4.92

80.6

2.22

0.813

4.03

0.146

4.71

68

1.47

0.730

4.03

0.130

4.03

51

0.84

0.666

4.01

0.111

3.07

36

0.44

0.555

4.00

0.0909

2.06

30

0.295

0.500

3.99

0.0750

1.25

20

0.153

0.400

3.98

0.0710

1.19

10

0.035

0.333

3.97

0.0500

0.566

6.6

0.003

0.164

3.24

0.0370

0.314

0.140

2.76

0.0210

0.115

0.133

2.57

0.0100

0.0278

0.110

1.82

0.0060

0.0001

0.0903

1.21

0.0750

0.791

0.0602

0.493

0.0510

0.343

0.0400

0.220

0.0306

0,131

0.0160

0,0432

0.10,7

0.0204

Построим семейство характеристик , где параметр - это ток базы .

Определим сопротивление коллектора для ветви характеристики, соответствующей наибольшему току базы, по формуле:

,

где и ― приращения напряжения и тока в области малых токов и напряжений.

Определим напряжение Эрли для ветви характеристики, соответствующей среднему значению тока базы:

,

где и – изменение напряжения и тока в области больших напряжений. - значение тока коллектора, в котором берется приращение .

Входная характеристика.

UБЭ(В)

IК(мA)

IБ(мкA)

0.629

0.604

5.7

0.627

0.560

5.4

0.625

0.512

5.0

0.623

0.465

4.6

0.618

0.409

4.1

0.613

0.323

3.5

0.609

0.294

3.2

0.600

0.215

2.5

0.596

0.192

2.3

0.571

0.0988

1,3

0.546

0.0535

0.9

0.586

0.0254

0.4

Построим в логарифмическом масштабе зависимости и .

Для определения параметров , выбирается участок , на котором зависимость тока от напряжения является экспоненциальной (еще нет влияния сопротивлений). На графике, построенном в логарифмическом масштабе, это будет линейный участок с наибольшей крутизной. На этом участке выбираются две точки, максимально отстоящие одна от другой.

Определим ток насыщения и коэффициент неидеальности из системы уравнений:

получим ,

Зная значения тока насыщения и коэффициента неидеальности, найдем сопротивление базы :

По полученной ВАХ определим коэффициент усиления .

0,15

13,80

0,2

39,29

0,3

85,11

0,45

27,10

0,63

14,25

0,66

14,55

0,68

16,21

0,7

19,23

0,7355

21,70

Расчет входных и выходных характеристик с использованием программы Pspice

lab

ib 0 2 30u

vc 3 0 5

qkt

.model kt npn (is=6.69e-10 bf=85.11 vaf=28.57 nf=1.3 rb=121.5 rc=570.47)

.dc vc 0 5 10m ib 30u 70u 20u

.probe

.end

lab

vc 3 0 3

vb 1 0 1

qkt

.model kt npn (is=6.69e-10 bf=85.11 vaf=28.57 nf=1.3 rc=570.47 rb=121.5)

.dc vb 0 1.5 10m

.probe

.end

МДП транзистор.

Определение порогового напряжения и крутизны.

Uз, В

-2,6

-3,09

-3,46

-4,01

-4,50

-5,01

-5,53

-5,97

Iс, мА

-0,003

-0,0986

-0,264

-0,552

-0,918

-1,380

-1,91

-2,40

Uз, В

-6,52

-7,07

Iс, мА

-3,00

-3,63

Пороговое напряжение .

Определение крутизны

Выходные характеристики.

Uз = -3 В

Uс, В

-6,78

-6,15

-5,53

-5,03

-4,55

-4,06

-3,59

-2,99

Iс, мкА

-96,5

-93,3

-90,2

-87,9

-85,5

-82,9

-80,4

-77,2

Uс, В

-2,99

-2,51

-1,99

-1,47

-0,97

-0,52

-0,32

-0,25

Iс, мкА

-77,2

-74,4

-71,3

-67,8

-63,9

-58,7

-52,8

-47,7

Uз = -4 В

Uс, В

-6,45

-5,98

-5,44

-4,96

-4,34

-3,81

-3,44

-2,89

Iс, мА

-0,631

-0,620

-0,608

-0,596

-0,581

-0,567

-0,557

-0,541

Uс, В

-2,44

-1,83

-1,31

-1,031

-0,80

-0,61

Iс, мкА

-0,526

-0,502

-0,474

-0,447

-0,410

-0,351

Uз = -5 В

Uс, В

-6,18

-5,46

-4,97

-4,37

-3,92

-3,38

-2,89

-2,50

Iс, мА

-1,574

-1,537

-1,510

-1,475

-1,447

-1,409

-1,374

-1,333

Uс, В

-2,28

-1,91

-1,391

-0,988

-0,570

Iс, мА

-1,307

-1,250

-1,117

-0,925

-0,620

Расчет по SPICE

out

v

v

mtransistor

.model transistor pmos (level=1 w=10u l=1u vto=-2.6 kp=72.6u lambda=5.9m)

.dc v1 -m

.probe

.end

lab

v

v

mkp

.model kp pmos (level=1 w=10u l=1u vto=-2.6 kp=72.6u lambda=5.9m)

.dc v2m v1

.probe

.end