PNP Bipolar Transistor
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使用扩展的埃伯斯-莫尔方程计算 NPN/PNP 双极晶体管。
类型: AcausalElectricPowerSystems.Semiconductors.BJT
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NPN Bipolar Transistor 图书馆中的路径: |
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PNP Bipolar Transistor 图书馆中的路径: |
说明
PNP Bipolar Transistor 和 PNP Bipolar Transistor 模块使用埃伯斯-莫尔方程的变体来表示双极晶体管。Ebers-Moll 方程基于两个指数二极管和两个电流控制电流源。该模块对该模型进行了以下改进：
-
厄利效应。
-
额外的基极、集电极和发射极电阻。
-
额外的固定基极-发射极和基极-集电极电容。
集电极和基极电流为
对于 PNP 晶体管 ,
.
对于 NPN 晶体管 ,
,
其中
-
- 是基极电流和集电极电流（流入晶体管时为正）；
-
- 饱和电流；
-
- 基极-发射极电压 和基极-集电极电压 ；
-
- 理想的最大正向电流增益 ；
-
- 理想最大反向电流增益 ；
-
- 直接厄利电压 ；
-
- 电子的基本电荷 (
1.602176e-19Cl)； -
- 玻尔兹曼常数 (
1.3806503e-23J/K)。 -
- 晶体管的温度，由参数值 Measurement temperature 决定。
您可以使用数据表参数指定晶体管的行为，该单元会将这些参数转换为描述晶体管的方程，您也可以直接设置方程参数。
对于 NPN 晶体管，如果 或 ，则方程中相应的指数值将被替换为 и .对于 PNP 晶体管，如果 或 ，则等式中相应的指数值将用 和 代替。 и 分别取代。 这就避免了与指数函数梯度 相关的数值问题，即当 的值较大时，梯度会很陡。
同样，对于 NPN 晶体管，如果. 或 ，则方程中相应的指数值将被替换为 и .对于 PNP 晶体管，如果 或 ，则等式中相应的指数值由 и
此外，基极-发射极和基极-集电极结电容可设置为固定值。基极、集电极和发射极的连接电阻也可以设定。
电容和电荷建模
电容和电荷建模使用参数 Base-collector junction capacitance 和 Base-emitter junction capacitance 。您还可以使用参数 Total forward transit time 和 Total reverse transit time 。确定基极-集电极电荷的方程：
,
其中
-
- 是参数 Total reverse transit time 的值；
-
- 集电极-发射极电流；
-
- 参数值 Base-collector junction capacitance ；
-
- 基极-集电极电压。
决定基极集电极电荷和电容器电流的方程式：
.
确定基极发射极电荷的方程：
,
其中
-
- 是参数 Total forward transit time 的值；
-
- 集电极电流；
-
- 参数值 Base-emitter junction capacitance ；
-
- 基极发射极电压。
决定基极发射极电荷和电容器电流的方程式：
.
温度相关性建模
默认情况下，不对温度相关性进行建模，器件将在块参数设置的温度下进行仿真。可以选择在仿真过程中启用晶体管静态行为的温度相关性仿真。结电容的温度依赖性不模拟，因为其影响要小得多。
在考虑温度相关性时，晶体管的控制方程保持不变。测量温度值 由模拟温度 代替。饱和电流 以及正向和反向增益系数 和 根据以下公式成为温度的函数：
,
,
,
其中
-
- 是设置晶体管参数的温度，由参数值 Measurement temperature 决定；
-
- 是模拟温度；
-
- 测量温度下的饱和电流；
-
- 模拟温度下的饱和电流。在模拟温度相关性时，双极晶体管方程中使用的就是这个饱和电流值。
-
和 是测量温度下的正向和反向增益因子；
-
和 - 模拟温度下的正向和反向增益因子。这些值是双极晶体管方程中模拟温度相关性时使用的值；
-
- 该类型半导体的禁区宽度，以焦耳为单位。对于硅，通常取值为
1.11eV（电子伏特），其中1eV 等于1.602e-19焦耳； -
- 是饱和电流的温度指数；
-
- 正向和反向增益的温度系数；
-
- 玻尔兹曼常数（
1.3806503e-23J/K）。
和 的相应值取决于晶体管的类型和使用的半导体材料。在实践中，需要对 、 和 的值进行调整，以模拟特定晶体管的确切行为。一些制造商会在 SPICE 网表（元件连接列表）中指定这些值，并在其中提供参考。否则，可以使用数据表中指定的数据，在较高温度 下确定 、 和 的值。为此，可根据技术数据表对模块进行参数化设置。
参数
主要
#
Transistor type —
晶体管类型
NPN | PNP
Details
选择晶体管类型 NPN`或 `PNP.
| 值 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
#
Parameterization —
块参数化
Specify from a datasheet | Specify from equation parameters directly
Details
选择以下一种程序块参数化方法：
-
Specify from a datasheet- 提供参数，由程序块转换为描述晶体管的方程。程序块将直接厄利电压 计算为 ，其中 是参数 Collector current at which h-parameters are defined 的值， 是参数 Output admittance, h_oe 的值。程序块将 设为小信号值 Forward current transfer ratio, h_fe 。当 为 "0 "时，程序块根据 Voltage Vbe 和 Current Ib for voltage Vbe 的设定值计算饱和电流 。默认使用此方法。 -
Specify from equation parameters directly- 提供方程参数 , 和 。
| 值 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
# Forward current transfer ratio, BF — 远期流动比率
Details
理想的最大正向电流增益。
依赖关系
要使用该参数，请将 Parameterization 设置为 Specify from equation parameters directly.
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Saturation current, IS —
饱和电流
A | MA | kA | mA | nA | pA | uA
Details
晶体管的饱和电流。
依赖关系
要使用该参数，请将 Parameterization 设为 。 Specify from equation parameters directly.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Forward Early voltage, VAF —
直接厄利电压
V | MV | kV | mV
Details
在标准的埃伯斯-莫尔方程中， 与 曲线的梯度在正常活动区为零。额外的直接厄利电压会增加这一梯度。当推断线性区域时， 轴上的截距等于− 。
依赖关系
要使用该参数，请将 Parameterization 参数设置为 Specify from equation parameters directly.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Forward current transfer ratio, h_fe — 远期流动比率
Details
小信号的电流增益。
依赖关系
要使用该参数，请将 Parameterization 设置为 。 Specify from a datasheet.
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Output admittance, h_oe —
复导
S | mS | nS | uS | 1/Ohm
Details
在基极电流固定的情况下，集电极电流对集电极-发射极电压的导数。
依赖关系
要使用该参数，请将 Parameterization 设置为 Specify from a datasheet.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Collector current at which h-parameters are defined —
确定 h 参数的集电极电流
A | MA | kA | mA | nA | pA | uA
Details
h 参数取决于工作点，并根据给定的集电极电流值确定。
依赖关系
要使用该参数，请将 Parameterization 设置为 Specify from a datasheet.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Collector-emitter voltage at which h-parameters are defined —
确定 h 参数时的集电极-发射极电压
V | MV | kV | mV
Details
h 参数取决于工作点，并根据给定的集电极-发射极电压值确定。
依赖关系
要使用该参数，请将 Parameterization 设置为 Specify from a datasheet.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Voltage Vbe —
基极发射极电压
V | MV | kV | mV
Details
基极电流 时的基极-发射极电压。数据对 ] 应针对晶体管处于正常有源区（即非饱和区）的情况给出。
依赖关系
要使用该参数，请将 Parameterization 设置为 Specify from a datasheet.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Current Ib for voltage Vbe —
电压 Vbe 时的电流 Ib
A | MA | kA | mA | nA | pA | uA
Details
基极-发射极电压为 时的基极电流。数据对 应针对晶体管处于正常有源区（即不在饱和区）的情况给出。
依赖关系
要使用该参数，请将 Parameterization 设置为 Specify from a datasheet.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Reverse current transfer ratio, BR — 反向电流增益
Details
理想的最大反向电流增益。制造商的数据表通常不会列出该值，因为当晶体管偏置在正常有源区工作时，该值并不重要。如果该值未知，且晶体管不应在反向区域工作，则使用默认值 "1"。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Measurement temperature —
测量温度
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
，在此温度下测量 和 或 。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
欧姆电阻
#
Collector resistance, RC —
集电极电阻
Ohm | GOhm | MOhm | kOhm | mOhm
Details
集电极上的电阻。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Emitter resistance, RE —
发射极电阻
Ohm | GOhm | MOhm | kOhm | mOhm
Details
发射极的电阻。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Zero bias base resistance, RB —
零偏移时的基极电阻
Ohm | GOhm | MOhm | kOhm | mOhm
Details
零偏移时的基极电阻。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
电容
#
Base-collector junction capacitance —
基极-集电极结电容
F | mF | nF | pF | uF
Details
基极-集电极交界处的寄生电容。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Base-emitter junction capacitance —
基极-发射极结电容
F | mF | nF | pF | uF
Details
基极-发射极交界处的寄生电容。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Total forward transit time —
总前进时间
d | s | hr | ms | ns | us | min
Details
表示非基本载流子通过基区从发射极到集电极的平均传输时间，通常用参数 TF 表示。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Total reverse transit time —
总返回时间
d | s | hr | ms | ns | us | min
Details
代表非基本载流子通过基区从集电极到发射极的平均传输时间，通常用 表示。
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
温度相关性
# Model Temperature Dependence — 温度依赖性建模
Details
如果未选中复选框（默认值），则不对温度依赖性建模，参数值在温度 时使用，由参数 Measurement temperature 指定。
如果选择该复选框，还必须根据块参数化方法指定一组附加参数。如果根据数据表对程序块进行参数化，则必须指定第二个数据对 和 在第二个测量温度下的值。如果通过直接指定方程参数来设置程序块的参数，则必须指定 、 和 的值。
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
无 |
# Forward current transfer ratio, h_fe, at second measurement temperature — 第二次测量温度下的正向电流传递系数 hfe
Details
第二个测量温度下的小信号电流增益系数。它必须在与参数 Forward current transfer ratio, h_fe 相同的集电极-发射极电压和集电极电流下指定。
依赖关系
要使用该参数，请将 Parameterization 设置为与 相同的值。 Specify from a datasheet.
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Voltage Vbe at second measurement temperature —
第二测量温度下的电压 Vbe
V | MV | kV | mV
Details
基极电流为 时的基极-发射极电压，温度设置为第二测量温度。数据对 应针对晶体管处于正常工作区（即不处于饱和区）的情况。
依赖关系
要使用该参数，请将参数 Parameterization 设置为 Specify from a datasheet.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Current Ib for voltage Vbe at second measurement temperature —
第二测量温度下电压 Vbe 的电流 Ib
A | MA | kA | mA | nA | pA | uA
Details
基极-发射极电压为 时的基极电流，温度设定为第二测量温度。数据对 应针对晶体管处于正常有源区（即不处于饱和区）的情况给出。
依赖关系
要使用该参数，请将参数 Parameterization 设置为 Specify from a datasheet.
| 计量单位 |
|
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Second measurement temperature —
第二次测量温度
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
第二测量温度 ，在该温度下测量 。
依赖关系
要使用该参数，请将 Parameterization 参数设置为 Specify from a datasheet.
| 计量单位 |
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| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
# Current gain temperature coefficient, XTB — 温度电流增益
Details
温度电流增益值。
依赖关系
要使用该参数，请将 Parameterization 设为 。 Specify from equation parameters directly.
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Energy gap, EG —
禁带宽度
Btu_IT | J | MJ | MWh | Wh | eV | kJ | kWh | mJ | mWh
Details
禁带宽度的值。
依赖关系
要使用此参数，请将 Parameterization 设为 。 Specify from equation parameters directly.
| 计量单位 |
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| 默认值 |
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| 程序使用名称 |
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| 可计算 |
是 |
# Saturation current temperature exponent, XTI — 饱和电流的温度指数
Details
饱和电流的温度指数值。
依赖关系
要使用该参数，请将 Parameterization 设置为 Specify from equation parameters directly.
| 默认值 |
|
| 程序使用名称 |
|
| 可计算 |
是 |
#
Device simulation temperature —
设备建模温度
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
Details
设备模拟温度 。
| 计量单位 |
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| 默认值 |
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| 程序使用名称 |
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| 可计算 |
是 |