299 (30)

- 299

Praca nieliniowa dynamiczna.

Elementy schematu zastępczego Linvilla stanowią również bezpośrednią reprezentację podstawowych procesów fizycznych (dyfuzji, dryftu, generacji itp.). Przy liczbie sekcji dążącej do nieskończoności model N-sekcyjny uzyskuje dokładność identyczną jak bezpośrednie rozwiązanie wyjściowych równań o pochodnych cząstkowych.

Trzy powszechnie znane modele tranzystora bipolarnego, tj.:

—    model Linnilla o stałych skupionych,

—    model ładunkowy (model Bcaufoya i Sparkesa),

—    model Ebersa-Molla,

stanowią jednakowe przybliżenie, w którym oały obszar bazy jest potraktowany jako jedna sekcja (dwie odrębne sekcje stanowią warstwy zaporowe złączy E-B, B-C). Wymienione trzy modele różnią się tylko wyborem zależności podstawowych, z których są wyprowadzane wszystkie inne charakterystyki i parametry tranzystora. W modelu Linwilla podstawowymi zależnościami są wartości koncentracji nośników na krawędziach obszaru bazy, wyrażono w funkcji czasu. W modelu ładunkowym podstawową zależnością jest ładunek bazy, ■wyrażony w funkcji czasu. W modelu Ebersa-Molla podstawowe są zależności prądów i napięć w funkcji czasu.

Ograniczony zakres tej książki nie pozwala szerzej rozwinąć tematyki modelowania tranzystorów bipolarnych. Celem przedstawionego wyżej elementarnego zarysu tego zagadnienia było przede wszystkim zwrócenie uwagi na całkowitą równoważność trzech powszechnie stosowanych modeli. Nie ma zatem sensu pytanie: „który z tych modeli jest dokładniejszy?” (Wszystkie trzy stanowią jednakow'0 uproszczono jednosekcyjne rozwiązanie równań wyjściowych). Natomiast pytanie: „który z tych modeli jest lepszy?” ma sens, jeżeli „lepszy” będzie się rozumieć jako „dogodniejszy”. Dla fizyka zajmującego się procesami zachodzącymi wewnątrz tranzystora najlepszy może być model Linvilla, w którym występują symboliczne elementy odpowiadające bezpośrednio poszczególnym zjawiskom fizycznym. Dla „układowca” najlepszy jest model Ebersa-Molla, gdy/, w postaci bezpośredniej są wyrażone w tym modelu związki między wielkościami występującymi na końcówkach olomentu (prądy i napięcia). Modeł ładunkowy może być dogodny do rozważań na poziomie elementowym jak i układowym, gdyż z jednej strony daje prostą i przejrzystą interpretację działania tranzystora, z drugiej zaś opiera się na łatwo mierzalnych parametrach. Uwzględniając podstawowe przeznaczenie książki skupimy uwagę na modelu Ebersa-Molla, przy czym zgodnie z praktyką stosowaną w modelowaniu dla potrzeb projektowania komputerowego układów posłużymy się częściowo pojęciami wynikającymi z modelu ładunkowego.

Dynamiczny nieliniowy model Ebersa-Molla (zmodyfikowany) powstaje na bazie modelu nieliniowego statycznego (rys. 5.26) przez dołączenie pojemności reprezentujących zjawiska ładowania (rozładowania) obu warstw zaporowych i obszarów' neutralnych (głównie obszaru bazy).

Pojemności w tranzystorze bipolarnym    5.8.3.1

Pojemności złączowe

Warstwa zaporowa zachowuje się jak kondensator nieliniowy, gdyż zawiera ładunek przestrzenny nieliniowo zależny od napięcia polaryzującego złącze. To zjawisko, jak również związane z nim pojęcie pojemności złączowej, jest znane