13.Электрические модели пленочного и диффузного конденсатора.

Характерной особенностью радиоэлектронных компонентов является зависимость их основных характеристик от конструктивного исполнения. Эта зависимость учитывается и в их электрических моделях.

Модель конденсатора:

Модель пленочного конденсатора

-конструкция

-электрическая модель

Пленочные конденсаторы формируются последовательным нанесением на диэлектрическую подложку металлической, диэлектрической и опять металлической пленок.

В глобальной электрической модели такого конденсатора помимо полезной емкости С, необходимо учесть и паразитные эффекты, обусловленные потерями в металлических электродах r и диэлектрике R.

В глобальной электрической модели пленочного конденсатора величины R и L определяются экспериментально, а значения С и r можно найти по формулам:

;

где S – площадь перекрытия обкладок, d – толщина диэлектрической пленки, r₀ – поверхностное сопротивление пленок металлизации, l, w – длина и ширина обкладок.

Локальная модель пленочного конденсатора представляется обычно просто как конденсатор с соответствующей емкостью.

Модель диффузного конденсатора

-конструкция

-глобальная эл. модель

Диффузные конденсаторы представляют собой барьерную емкость р-n-перехода, в котором диэлектриком является обедненный носителями слой. Такой конденсатор может быть реализован на различных типах переходов, например, когда одной из обкладок является базовая область р-типа, а второй – область n+-типа.

В электрической модели диффузнного конденсатора учитываются:

С – нелинейная емкость р-n-перехода, зависящая от приложенного напряжения,

R – нелинейное сопротивление р-n-перехода,

r – объемное сопротивление n+ - области,

С_п – распределенная паразитная емкость р-n-перехода.

14.Электрическая модель дискретного и интегрального биполярного транзистора.

Рассмотрим модель Эберса-Молла, отражающую свойства транзисторной структуры в линейном режиме работы и в режиме отсечки.

-модель б/п тр-ра(*)

В модели Эберса-Молла(рис.(*)):

r_Э, r_Б, r_К – сопротивления эмиттерной, базовой и коллекторной областей транзистора и контактов к ним;

I_К, I_Б – управляемые напряжением на входном переходе и_П источники тока, отражающие передачу тока через транзистор;

R_БЭ, R_КБ – сопротивления утечки переходов «база-эмиттер» и «база-коллектор».

Ток источника I_Б связан с напряжением на переходе соотношением:

где I_Б0 – ток насыщения перехода, γ_Т = (0,3...1,2) В – контактная разность потенциалов, m – эмпирический коэффициент.

Параллельно переходу база-эмиттер включены барьерная емкость С_БЭ и диффузионная емкость С_ДЭ перехода. Величина С_БЭ определяется обратным напряжением на переходе и_П и зависит от него по закону:

где С_0Б – емкость перехода при и_П=0; γ = 0,3...0,5 – коэффициент, зависящий от распределения примесей в области базы транзистора.

Диффузионная емкость является функцией тока I_Б, протекающего через переход, и определяется выражением:

где А – коэффициент, зависящий от свойств перехода и его температуры.

Коллекторно-базовый переход моделируется аналогично, отличие состоит лишь в учете только барьерной емкости перехода:

при работе транзистора в линейном режиме и режиме отсечки коллекторного тока этот переход закрыт.

Выражение для тока управляемого источника коллекторного тока, моделирующего усилительные свойства транзистора, имеет вид:

где β – коэффициент усиления транзистора в схеме с общим эмиттером.

Для дискретного биполярного транзистора глобальная электрическая модель получается добавлением к модели Эберса-Молла паразитных параметров: индуктивностей выводов и емкостей на корпус.

Биполярные интегральные транзисторы обычно выполняют по планарно-эпитаксиальной технологии. Если изоляция транзисторов в микросхеме друг от друга и от подложки осуществляется с помощью диэлектрической изоляции, то структуры транзисторов формируются в специальных «карманах» – однолегированных областях, изолированных от подложки слоем диэлектрика (обычно оксидом кремния).

Электрическая модель такого транзистора должна учитывать возникновение RС-структуры, образованной распределенным по длине коллекторной области объемным сопротивлением изолирующего слоя и емкостью коллектор–подложка (моделируется параллельным соединением конденсатора С_П и резистора R_П)