PNP 双极晶体管

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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

NPN 双极晶体管

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Electrical/Semiconductors & Converters/NPN Bipolar Transistor

PNP 双极晶体管

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Electrical/Semiconductors & Converters/PNP Bipolar Transistor

说明

PNP 双极晶体管 和 PNP 双极晶体管 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-19 Cl)；
- 玻尔兹曼常数 (1.3806503e-23 J/K)。
- 晶体管的温度，由参数值 测量温度 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和 .对于 PNP 晶体管，如果或，则等式中相应的指数值将用和代替。和分别取代。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和 .对于 PNP 晶体管，如果或，则等式中相应的指数值由和

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 基极-集电极结电容 和 基极-发射极结电容 。您还可以使用参数 前向传输总时间 和 总反向传输时间 。确定基极-集电极电荷的方程：

其中

- 是参数 总反向传输时间 的值；
- 集电极-发射极电流；
- 参数值 基极-集电极结电容 ；
- 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 前向传输总时间 的值；
- 集电极电流；
- 参数值 基极-发射极结电容 ；
- 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 测量温度 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 1.11 eV（电子伏特），其中 1 eV 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-23 J/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。

港口

非定向

# B — 底座触点
电力

Details

与晶体管基极触点相关的电气端口。

程序使用名称

base

# C — 集电极触点
电力

Details

与晶体管集电极触点相关的电气端口。

程序使用名称

collector

# E — 发射器触点
电

Details

与晶体管发射极触点相关的电口。

程序使用名称

emitter

参数

主要

# 晶体管类型 — 晶体管类型
NPN | PNP

Details

选择晶体管类型 NPN`或 `PNP.

值	`NPN` \| `PNP`
默认值	`—`
程序使用名称	`type`
可计算	无

# 参数化 — 块参数化
根据数据表指定 | 直接根据方程参数指定

Details

选择以下一种程序块参数化方法：

根据数据表指定- 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 定义 h 参数时的集电极电流 的值，是参数 输出导纳，h_oe 的值。程序块将设为小信号值 正向电流传输比，h_fe 。当为 "0 "时，程序块根据 电压 Vbe 和 电压 Vbe 时的电流 Ib 的设定值计算饱和电流。默认使用此方法。
直接根据方程参数指定- 提供方程参数 , 和。

值	`Specify from a datasheet` \| `Specify from equation parameters directly`
默认值	`Specify from a datasheet`
程序使用名称	`parameterization`
可计算	无

# 正向电流传输比，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 参数化 设置为 直接根据方程参数指定.

默认值	`100.0`
程序使用名称	`beta_f`
可计算	是

# 饱和电流，IS — 饱和电流
A | 马 | 千安 | 毫安 | 毫安 | pA | uA

Details

晶体管的饱和电流。

依赖关系

要使用该参数，请将 参数化 设为。 直接根据方程参数指定.

计量单位	`A` \| `MA` \| `kA` \| `mA` \| `nA` \| `pA` \| `uA`
默认值	`1e-14 A`
程序使用名称	`I_sat`
可计算	是

# 正向早期电压，VAF — 直接厄利电压
V | MV | kV | 毫伏

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 参数化 参数设置为 直接根据方程参数指定.

计量单位	`V` \| `MV` \| `kV` \| `mV`
默认值	`200.0 V`
程序使用名称	`V_A`
可计算	是

# 正向电流传输比，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 参数化 设置为。 根据数据表指定.

默认值	`100.0`
程序使用名称	`h_fe`
可计算	是

# 输出导纳，h_oe — 复导
S | mS | nS | uS | 1 欧姆

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