Проектирование комбинационной схемы проверки четности 2-х байтовой посылки
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
в в структуре транзистора в некоторых приближениях (интегральных соотношениях зарядов в транзисторной структуре).
Экстракция параметров SPICE-модели транзистора из характеристик (статических и динамических) транзистора, полученных в результате физико-топологического моделирования с помощью программного комплекса ISE TCAD, сопоставление с полученными аналитически параметрами и заключением о применимости используемых приближений.
В качестве модели биполярного транзистора используется модель Гуммеля-Пуна (рис.3). Данная модель основана на интегральных соотношениях для зарядов в базе и связывает такие внешние характеристики транзистора как напряжение и ток с зарядом в базе [2]. Модель способная описать три важных эффекта второго порядка:
.рекомбинацию в области объемного заряда эмиттерного перехода при малых напряжения смещения эмиттер-база;
.снижение коэффициента усиления по току, наблюдаемое при больших токах;
.влияние расширения области объемного заряда (эффект Эрли) на ток связи между эмиттером и коллектором.
Эти эффекты второго порядка вызывают отклонение реальных характеристик приборов от идеальных.
Рис. 4.1. Схема замещения транзистора в модели Гуммеля-Пуна.
Токи транзистора в статическом режиме описываются следующими выражениями:
4.1 Определение ширины области пространственного заряда p-n - переходов
Для определения расширения ОПЗ перехода эмиттер - база активная воспользуемся приближением резкого p-n - перехода [1]. Нужно определить расширение ОПЗ при нулевом смещении перехода. Для этого нужно решить систему уравнений, состоящую из (1), (2), (3), (4).
;(1);(2);(3),(4)
здесь dpeba, dneba - расширение ОПЗ в базу и эмиттер соответственно; He - глубина залегания эмиттерного перехода; Ne(x) - зависимость концентрации легирующей примеси в эмиттере от глубины; Nba(x) - зависимость концентрации легирующей примеси в активной базе от глубины; Ujeba - контактная разность потенциалов эмиттерного перехода; er - диэлектрическая проницаемость кремния; e0 - электрическая постоянная.
;(5),(6)Здесь Lba, Le - диффузионные длины в активной базе и эмиттере соответственно.
,(7)
здесьjТ - тепловой потенциал при температуре 300К; nieff - эффективная собственная концентрация, учитывающая сужение запрещенной зоны.
,(8)
здесь ni - собственная концентрация; DEg - сужение запрещенной зоны.
,(9)
здесь N - концентрация примеси в точке встречи.
Расширения ОПЗ переходов база - коллектор и скрытый слой - подложка расiитываются аналогично.
Таблица 1 Расширения ОПЗ переходовЭмиттер - базаБаза -эпитаксиальный слойСкрытыйслой-подложкаdn, мкм0.01870.30.0085dp, мкм0.04170.0780.0092dопз, мкм0.0610.3780.018Uконт, В0.8050.6920.906
4.2 Раiет барьерных емкостей p-n переходов
Удельная емкость p-n перехода расiитывается по формуле:
.(10)
Емкость p-n - перехода определяется как:
,(11)
Где Sp-n - площадь pn- перехода.
Площадь pn - перехода расiитывается как произведение его длины по оси ОХ и ширины по оси ОZ.
Sp-n=wz;(12)- длина диффузионного слоя по оси OX; z- размер диффузионной области по оси OZ.
Результаты раiета барьерных емкостей переходов эмиттер - база (Ceba), база - коллектор (Cbс) и скрытый слой - подложка (Ccp) сведны в таблицу 2.
Таблица 2 Барьерные емкости p-n - переходов
CebCbсCcpУдельная емкость, Ф/см21.726*10^-72.76*10^-85.883*10^-7Барьерная емкость, Ф5.221*10^-142.76*10^-149.531*10^-13
4.3 Раiет параметров модели Гуммеля - Пуна
4.3.1 Раiет тока насыщения
Ток насыщения IS является одним из основных параметров модели транзистора. Он фактически связывает токи эмиттера и коллектора при низком уровне инжекции [2].
Ток насыщения найдем по формуле:
,(13)
где Sem- площадь эмиттерного перехода; Dnsr- усредненный коэффициент диффузии по электронейтральной области базы; Qbo- удельный встроенный заряд в базе транзистора; q- элементарный заряд.
,(14)(14)
где dpbac - расширение ОПЗ перехода база - коллектор в область базы;dpeba - расширение ОПЗ перехода эмиттер - база в область базы; Hba - глубина активной базы; mn - подвижность вычисленная по формуле (14) при подстановки в нее Nba(x).
.(15)
Результаты раiета:
Qbo, Кл/cм2Dnsr, см2/сIs, А1.638*10^-634.3943.418*10^-17
4.3.2 Раiет токов генерации - рекомбинации
Обратные токи эмиттерного и коллекторного переходов представляют собой токи тепловой генерации в ОПЗ соответствующих переходов и расiитываются по следующим формулам:
;(16),(17)
где deba, dbac - полные расширения ОПЗ переходов эмиттер - база и база - коллектор соответственно; Sc - площадь перехода база коллектор; tn - усредненное по ОПЗ время жизни электронов в базе, расiитанное при помощи формул (18) и (19).
;(18),(19)
где С3=10-5 с; С1=1016 см-3.
Результаты раiета:
ISE, AISC, A1.775*10^-116.825*10^-12
4.3.3 Раiет времени пролета носителей заряда через базу
Время пролета неосновных носителей через электронейтральную область базы представляет собой одно из главных ограничений на быстродействие транзистора [2].
Время пролета носителей через базу - есть коэффициент пропорциональности между зарядом основных носителей в базе и током коллектора. Заряд инжектированных носителей Qnb переносит коллекторный ток, который течет через электронейтральную область базы. Соответственно характеристическое время пролета через базу TF, определяющее перенос неосновных носителей через базовую область,
Copyright © 2008-2014 studsell.com рубрикатор по предметам рубрикатор по типам работ пользовательское соглашение