Medición de parámetros BJT (Ebers-Moll)

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Actualmente estoy intentando medir los parámetros de un BJT de germanio "vintage" con la esperanza de crear un modelo Ebers-Moll a partir de los datos. Hasta ahora no he podido encontrar una fuente completa sobre el tema, ya que está ligeramente fuera de la región de mi experiencia.

Hasta ahora mi principal fuente de consejos ha provenido de "y aún otra parte. es fantástico, pero no tiene autor, ni fecha, y algunas de las páginas están barajadas.

En busca de una fuente más actualizada, he estado utilizando la tesis doctoral de Martin Linder, " Extracción de parámetros de CC y modelado de transistores bipolares ". Esto se profundiza demasiado en algunas áreas y no cubre los conceptos básicos, ya que probablemente no sean dignos de escribir en una tesis.

Sin embargo, esto me llevó al artículo original de Gummel y Poon, "Un modelo de control de carga integral de transistores bipolares" (sin enlaces). Esto tiene mucha información relevante, pero está escrito como un trabajo de investigación, por lo que no es muy útil cuando se trata de aplicarlo en la práctica.

¿Se ha cubierto esta información en un libro de texto en alguna parte? Un método riguroso de extraer \ $ I_S, \; \ beta_F, \; \ beta_R, \; N_F, \; N_R \ $?

    
pregunta loudnoises

2 respuestas

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Modelo Ebers-Moll

$$ \ begin {align} I _ {\ mathrm {b}} & = \ frac {I _ {\ mathrm {s}}} {\ beta _ {\ mathrm {f}}} \ left (\ mathrm {e} ^ {\ frac {V _ {\ mathrm {eb}}} {NV _ {\ mathrm {t}}}} - 1 \ right) + \ frac {I _ {\ mathrm {s}}} {\ beta _ {\ mathrm {r}}} \ left (\ mathrm {e} ^ {\ frac {V_ {\ mathrm {eb}} - V _ {\ mathrm {ec}}} {NV _ {\ mathrm {t}}}} - 1 \ right) \\ [0.9em] I _ {\ mathrm {c}} & = I _ {\ mathrm {s}} \ left (\ mathrm {e} ^ {\ frac {V _ {\ mathrm {eb}}} {NV _ {\ mathrm {t}} }} - 1 \ derecha) - I _ {\ mathrm {s}} \ frac {\ beta _ {\ mathrm {r}} + 1} {\ beta _ {\ mathrm {r}}} \ left (\ mathrm {e} ^ {\ frac {V _ {\ mathrm {eb}} - V _ {\ mathrm {ec}}} {NV _ {\ mathrm {t}}}} - 1 \ right). \ end {align} $$

Parámetros del modelo:

  • Saturación actual \ $ I_ \ mathrm {s} \ $
  • Factor de idealidad \ $ N \ $
  • Tensión térmica \ $ V_ \ mathrm {t} \ $
  • Ganancia de avance \ $ \ beta_ \ mathrm {f} \ $
  • Ganancia inversa \ $ \ beta_ \ mathrm {r} \ $

Extracción directa de parámetros

La forma más directa de encontrar valores de parámetros para el modelo Ebers-Moll a partir de mediciones es mediante extracción directa.

La siguiente figura ilustra una medición Forward Gummel del 2N3906 BJT, que es cuando \ $ V_ \ mathrm {ec} \ $ se mantiene un potencial constante y \ $ V_ \ mathrm {eb} \ $ es barrido en un rango. Para esta cifra \ $ V_ \ mathrm {ec} = 0.3 \ \ text {V} \ $. (Dejando de lado, elegí esto mal, ya que quiere que el valor de \ $ V_ \ mathrm {eb} - V_ \ mathrm {ec} \ $ sea pequeño para que el modelo Ebers-Moll sea una buena aproximación).

Enlamitaddelamedición,vemosunaregiónidealqueparecelinealperoenrealidadesexponencial,yaquelacorrienteestáenunejelogarítmico.ElmodeloEbers-MollsolocapturaelcomportamientoexponencialdelBJTynolasregionesdealtaybajacorriente,porloquelaspartesenlapartesuperioreinferiorpuedenignorarse.Desdelamitaddelamediciónsepuedendeterminar3de4parámetros.

Elgradientedelaregiónidealcontroladaporlacombinacióndeparámetros\$NV_\mathrm{t}\$.InspeccionandolasecuacionesdeEbers-Mollcuandoestánsesgadasenlaregiónactivahaciaadelante(esdecir,\$V_\mathrm{eb}-V_\mathrm{ec}\$esnegativo)podemosver$$I_\mathrm{c}=I_\mathrm{s}\mathrm{e}^\frac{V_\mathrm{eb}}{NV_\mathrm{t}}$$donde\$NV_\mathrm{t}\$eselgradientedelacorrienteexponencialconrespectoa\$V_\mathrm{eb}\$.Elvoltajetérmicosepuedeencontrarmidiendolatemperaturadelaunióndurantelasmedicionesdecorrientey aplicando esta fórmula .

También de esta ecuación podemos ver que cuando el exponente es 0, \ $ I_ \ mathrm {c} = I_ \ mathrm {s} \ $. Cuando \ $ V_ \ mathrm {eb} \ $ se aproxima a 0, sin embargo, el BJT no se comporta de manera ideal, por lo que para encontrar \ $ I_ \ mathrm {s} \ $ extrapolamos de la región ideal.

Finalmente, la ganancia se puede encontrar en la aproximación \ $ I_ \ mathrm {c} = I_ \ mathrm {b} \ beta_ \ mathrm {f} \ $, es decir, seleccionando un punto en la región ideal y encontrando el multiplicativo diferencia.

Para mediciones inversas \ $ V_ \ mathrm {eb} \ $ simplemente se convierte en negativo, lo que revela una gráfica similar pero con el factor de ganancia inversa \ $ \ beta_ \ mathrm {r} \ $.

Referencias

Ian Getreu, 'Modelando el transistor bipolar', 1976, Tektronix

    
respondido por el loudnoises
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El principal problema que encontrará al intentar obtener los parámetros de un BJT es que dependen de muchas condiciones variables, como la temperatura. Sin embargo, no hay ningún problema para obtener esos valores en un tiempo determinado.

La forma más sencilla de avanzar en la versión beta es proporcionar una corriente más pequeña que la de saturación en modo activo, por lo que, al medir la corriente en la base y en el emisor, puede calcular la versión beta directamente:

beta = Iemitter / Ibase - 1

La corriente de saturación se obtiene justo en el punto donde el resultado de la ecuación ya no es constante y comienza a disminuir.

Nunca he usado BJT en modo inverso, pero esos parámetros probablemente se calcularán de forma analógica.

    
respondido por el Zero point

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