Модель транзистора Советский патент 1982 года по МПК G06G7/62 

() МОДЕЛЬ ТРАНЗИСТОРА

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть .использовано при исследовании качества функционирования узлов и блоков ЭВМ, содержащих полупроводниковые биполярные транзисторы. Известно устройство для моделирования транзистора, содержащее операционные усилители, генератор напряжения, делитель, транзистор, база которого подключена к неинвертирующим входам операционных усилителей, первый из которых охвачен единичной обратной связью, в обратную связьjвторого в слючен делитель напряжения, выходы операционных усилителей подключе ны к генератору напряжения. Устройств позволяет имитировать входную и выход ную вольтамперные характеристики транзистора . Однако с помощью данного устройства невозможно моделировать процессы накопления зарядов в.базе и коллек торе транзистора. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее источники напряжения, инвертор, два функциональных преобра зователя, выходы первого и второго icточников напряжения подключены ко входам соответствующих преобразователей, выход второго преобразователя соединен со входом инвертора. Это устройст во позволяет воспроизводить кусочнолинейную аппроксимацию вольтамперных характеристик транзистора и изменять его коэффициент усиления по току , Недостатком этого устройства является низкая точность моделирования вследствие ограниченных функциональных возможностей, невозможности имитации процессов накопления зарядов в объемах базы и коллектора транзистора и, как следствие, отсутствие возможности управлять постоянными времени жизни носителей в базе и коллекторе. Это создает большие трудности при исследовании транзисторных схем в нэнососекундном частотном диапазоне. Цель изобретения - повышение точности моделирования. Поставленная цель достигается тем что в модель транзистора, содержащую два функциональных преобразователя, введен усилительный транзистор, а каждый функциональный преобразовател выполнен на операционном усилителе, инвертирующий вход которого через потенциометр подключен к одной об. кладке накопительного конденсатора и выходу операционного усилителя, неинвертиругощий вход которого соедине с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого , подключен к другой, обкладке накопитель ного конденсатора,и к первому выводу второго масштабного резистора, второй вывод которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, базовый и коллекторный выводы модели подключены соответственно к вторым выводам первого масштабного резистора первого и второго функциональных преобразователей, первый вывод первого масштабного резистора первого функционального преобразователя соединен с базой усилительного транзистора, кол лектор которого подключен к первому выводу первого масштабного резистора второго функционального преобразователя, эмиттер усилительного транзистора является эмиттерным выводом модели. На чертеже изображено устройство. Устройство содержит усилительный транзистор 1, функциональные преобра зователи 2 и 3. Функциональные преобразователи содержат операционные усилители и 5, потенциометры 6 и 7 масштабные резисторы 8-11, накопительные конденсаторы 12 и 13. Устрой ство имеет базовый I, эмиттерный 15 и коллекторный 16 выводы. Устройство работает следующим образом. При включении модели в исследуемую схему на конденсаторах 12 и 13 проис ходит заряд. Эти процессы моделируют накопление зарядов неосновных носителей в объемах областей р и п-типов базы и коллектора транзистора 1. Величины накапливаемых зарядов определяются согласно выражения () где IB-(IC) - базовый (коллекторный) ток транзистора; эффективное время жизни неосновных носителей в базе (коллектора) транзистора. Исходя из структуры модели транзистора величина заряда накапливаемого на конденсаторе 12 равна Заряд, накапливаемый на конденсаторе 13, находится по аналогичной формуле RT С, кСз . Параметры модели - значения резисторов и конденсаторов выб1фаются таким образом, чтобы достигались требуемые коэффициенты К масштабов моделирования. Коэффициент Кр для базовой области биполярного транзистора определяется согласно соотношения в транзисторах, кзготовляемых, например, методом двойной диффузии большая часть избыточного заряда накапливается в коллекторе. При этом эффективное время жизни неосновных носителей в коллекторе превышает время жизни носителей в базе. Учет конструктивных особенностей конкретных типов транзисторов позволяет правильно выбрать необходимые численные значения коэффициентов Кр и К масштабов моделирования. Установка этих масштабов осуществляется с помощью потенциометров 6 и 7. Таким образом, использование в устройстве дополнительных элементов позволяет моделировать процессы накопления зарядов неосновных носителей в базе и коллекторе биполярного транзистора как в активном режиме, так в режиме насыщения. Благодаря этому расширяются функциональные возможности устройства и повышается точность моделирования реальных физических процессов, протекающих внутри транзистора. Перечисленные обстоятельства обусловливают улучшение технико-экономических показателей устройства: уменьшаются трудозатраты на моделирование