Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ 29 ] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

где /go и /вд - тепловые токи эмиттерного и коллекторного диодов, измеряемые при обрыве коллектора и эмиттера соответственно; т - коэффициент (для интегральных транзисторов равен 2).

Из уравнений (3.45) получаем выражения, характеризующие семейства выходных и входных вольт-амперных характеристик транзистора:

к Kmh - (е""- 1), (3.46)

-Т;--+KmNi -1)

(3.47)

Поскольку при активном режиме работы транзистора, который характерен для аналоговых микросхем, напряжение на коллекторе меньше нуля и значительно больше по абсолютному значению температурного потенциа--ла тфт, то выражения (3.46) и (3.47) можно упростить:

иБлэ + ко, t3=?Tln-Г,-• (3.48)

Однако на выходную вольт-амперную характеристику может оказывать влияние сопротивление коллекторного р-п перехода. Усредняя нелинейное сопротивление коллекторного р-п перехода гк, семейство выходных вольт-амперных характеристик транзистора в схеме ОБ, работающего в активном режиме, можно характеризовать соотнощением

U=K,,I + I, + Uir. (3.49)

С помощью полученных выше уравнений можно построить нелинейную модель транзистора с вертикальной инжекцией носителей (рис- 3.10). Правда, эта модель дополнена сопротивлениями fg, и Гу.

Для нормального активного режима, который используется в усилительных каскадах при большом сигнале, •можно использовать модель, изображенную на рис. З.П. Однако в этих моделях не учитываются распределенное сопротивление коллекторной области, которое характерно для планарных биполярных интегральных структур, емкости р-п переходов и другие паразитные емкости.



в качестве малосигнальных моделей интегральных транзисторов, которые широко применяются при анализе АПИМ, обычно используют гибридные П- и Т-образные эквивалентные схемы (рис. 3.12). Каждая из ири-веденных эквивалентных схем состоит из резисторов и конденсаторов и одного управляемого источника тока или источника напряжения.

Гибридная П-образная эквивалентная схема вертикальной структуры п-р-п транзистора, который включен по схеме ОЭ, изображена яа ipnc. ЗЛ2,а. В этой анвивалентной схеме имеются: управ-


аз-о

Рис. 3.10. Нелинейная транзистора.

модель

Рис. 3.11. Линейная модель для большого сигнала.

ляемый напряжением источник тока; резисторы, моделирующие периферийные участки тела базы и тела коллектора rg и гк, и дифференциальное сопротивление эмиттерного р-п перехода = = Щт/!, емкости эмиттерного и коллекторного р-п переходов Cg. и Ск и паразитные емкости коллектор-подложка Cni и Сп2. Гибридную П-образную эквивалентную схему интегрального тр.анзисторз рассматривают как цепь с распределенными параметрами, правда, распределенные элементы моделируются с помощью цепочки дис-


гк К б б-

--С±Ь-о о-СГЬ-J-

. 1-Ь21Б 3 Гд

Рис. 3.12. Эквивалентные схемы транзистора.

а - П-образная; б - Т-образная.

кретных элементов (рис. 3.13). От П-обраэной эквивалентной схемьг транзистора, используя известные преобразования, всегда можно перейти к Т-образной эквивалентной схеме (рис. 3.12,6).

Гибридная Т-образная схема содержит управляемый источник напряжения, резисторы, моделирующие периферийные участки тела ба-




[1-Ьг1Е 1Ть7б [ЯГ-

Рис. 3.13. Гибридная П-образная эквивалентная схема п-р-п транзистора с распределенными параметрами.

:зы и тела коллектора, и дифференциальное сопротивление эмиттерного р-п перехода и емкости, которые являются емкостями р-п переходов. В случае необходимости Т-образную эквивалентную схему транзистора, так же как и П-.образную, можно рассматривать как цепь с распределенными параметрами.

Если сравнивать эквивалентные схемы (электрические модели) транзистора (рис. 3.12) с его топологической моделью (унисторным графом) (табл. АЛ), то можно видеть, что с помощью унисторного графа очень просто можно учитывать паразитные емкости сопротив-ления генератора и нагрузки, связанные тем или иным способом с транзистором. Преимущества топологической модели транзистора заключаются в ее простоте и возможности проводить расчет как на низких, так и на высоких частотах. На рис. 3.6 под каждой транзисторной структурой показан неориентированный граф, отображающий топологию транзистора. С помощью этого ненаправленного графа можно просто описывать топологию транзистора. Вершины графа инцидентны окнам контактных площадок транзистора, причем у - вершины графа, соответствующей окну контактной площадки эмиттера, имеется коэффициент Ь, который показывает квадратное (fc==l) или прямоугольное окно контактной площадки эмиттера. Зная координаты вершин графа и технологический допуск d, можно построить топологию TpaiH3MCTOpa с полосковой геометрией областей. Если геометрия транзистора отличается от полосковой, то в графе вводятся дополнительные ветви (пунктирные линии), указывающие, какую форму имеют области и контактные площадки транзистора.

3.4. ТРАНЗИСТОРЫ р-п-р ТИПА

В аналоговых микросхемах, где каскады соединяются между собой, как правило, непосредственно, возникает проблема сдвигать уровень постоянного потенциа-





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ 29 ] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90