bjt modeling

5/10/2018 Bjt Modeling - slidepdf.com

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Dr. J.E. Rayas Sánchez1

Modelando el Transistor Bipolar

Algunas de las figuras de esta presentación fueron tomadas de las páginas de internet de los autores de los textos:

A.S. Sedra and K.C. Smith, Microelectronic Circuits. New York, NY: Oxford University Press, 1998.

A.R. Hambley, Electronics: A Top-Down Approach to Computer-Aided Circuit Design. Englewood Cliffs, NJ:

Prentice Hall, 2000.

R.C. Jager, Microelectronic Circuit Design. New York, NY: McGraw Hill, 1997.




Estructura del BJT NPN

p+

p

+

p+

p+

p

p

n e p i t

a x y

n

+

n e p i t a x y

p

n b u r i e d l a y e r

+

E m i t t e r

B a s e

Active TransistorRegion

C o l l e

c t o r

n +

n +

iB

iC

n

+

iE

p

p

p

p




Sección Transversal de la Estructura del BJT

pn

Collector

C iCBi

B

n

Base

EiE

Active Base Region

Emitter

Emitter-Base

Junction Collector-Base Junction




Estructura Simplificada del BJT NPN




Estructura Simplificada del BJT PNP




Operación en la Región Activa




Operación en la Región Activa (cont.)




Portadores Minoritarios en la Base y el Emisor




Modelos del BJT en Señal Grande

T BE V vS

E e I i /

α =

T BE V vS

Be

I i

/

β

=

T BE V v

SC e I i

/ =

BC ii β =

α β β

β C C

B E

iiii =

+

=+=

)1 /(

)1(




Modelos del BJT en Señal Grande (cont.)

T BE V vS

E e

I i

/

α =

T BE V vS

B e

I

i /

β =

T BE V v

SC e I i

/ =





T EB V vS E e I i /

α =

T EB V vS

Be

I i

/

β

=

T EB V v

SC e I i

/ =

BC ii β =

α β β

β C C

B E

iiii =

+

=+=

)1 /(

)1(





T EB V vS

E e

I i

/

α =

T EB V vS

B e

I

i /

β =

T EB V v

SC e I i

/ =




El BJT como Fuente de Corriente Controlada




Efecto Early




Efecto Early (Modulación del Ancho de la Base)

N

N

CollectorBaseEmitter

P

Space Charge Region Widths

W

vCB1

vCB2

> vCB1

W'




Modelando el Efecto Early

T BE V v

A

CE

SC e

V

V I i

/ )1( +=

V A Voltaje Early

T EB V v

A

EC

SC e

V

V I i

/ )1( +=

NPN PNP




Modelos Simplificados para la Región Activa




Modelos Simplificados para Saturación




Modelos Simplificados para Corte




Regiones de Operación del BJT

TABLE 5.2 - Regions of Operation of the Bipolar Transistor

Base-Emitter Junction Base-Collector Junction

Forward Bias Reverse Bias

Forward Bias

Saturation Region

(Closed Switch)

Forward-Active Region

(Normal-Active Region)

(Good Amplifier)

Reverse Bias

Reverse-Active Region

(Inverse-Active Region)

(Poor Amplifier)

Cutoff Region

(Open Switch)




Modelo de Ebers-Moll

)1( / −= T BE V v

SE DE e I i

)1( /

−=T BC V v

SC DC e I i




Modelo de Transporte

)1()1( / / −+−= T BC T BE V v

R

SV v

F

S

Be

I e

I i

β β

)1()1( / / −+−= T BC T BE V v

S

V v

ST e I e I i




Región Activa VS Región Inversa

-5V 0V 5V 10VV

3.0mA

2.0mA

1.0mA

0.0mA

-1.0mA

Collect

or

Current

RegionSaturation

Cutoff

RegionSaturation

Region

Forward-Active

Region

Reverse-Active β = 25 β = 5

I = 0 uA

I = 100 uA

I = 80 uA

I = 60 uA

I = 40 uA

I = 20 uA

CE

B

B

B

B

B

B

F R




Modelos del BJT para Señal Pequeña




Modelos del BJT para Señal Pequeña (cont.)

mg

r β π =

T

C

m V

I g =





r π

gmvπ r

ο vπ

BC

E

T

C mV

I g =

mgr

β

π

=

C

A

o I

V r =

V A: Voltaje Early

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