双极型三极管EM模型与GP模型分析和应用.pdfVIP

第201200年卷增7月刊 全国高等学校电子技术研究会论文集 Vo1．20Suppl Ju1．2010 双极型三极管EM模型与 GP模型分析和应用 熊俊俏 戴丽萍 刘海英 (武汉工程大学 电气信息学院，湖北 武汉 430073) 摘 要：论文结合双极型三极管的工艺结构，介绍了EM模型和GP模型，详细比较了EM模型的结构，重点介 绍了GP模型的参数、电流、电阻和电容方程，并结合 NE68119双极性三极管，以ADS2006A工具软件设计了 900MHz压控振荡器，结合其GP模型，进行了仿真，得到了比较满意的效果 ，所做的工作对深化电子技术课程 的教学改革具有一定的参考意义。 关键词：双极型三极管；EM模型；GP模型；VCO 中图分类号：TN702 文献标识码：A 文章编号：1673—7938(2010)增刊一0052—03 0 引 言 效应，适合所有工作区域，如饱和区、反向放大区、正 由于教学学时的压缩，目前的电子技术教材仅 向放大区和截止区，常用的模型有三种：注入型模 介绍 H参数和高频 Ⅱ参数电路，EM模型与厄尔利 型、传输型模式和混合 Ⅱ型。EM1型包含三个参 效应已经不再介绍 ]，而在仿真工具软件中涉及 数，形式简单，不考虑厄尔利效应，适合直流非线性 到EM模型、GP模型，影响了这些工具软件的应 模型，但忽略了晶体管的电荷存储效应和各端上的 用、以及利用工具软件进行 电路设计 的能力培 电阻 J。 养nj。从BJT的基本电流方程出发，建立起器件 如果考虑非线性电荷存储效应和串联电阻，增 性能与材料、结构和工艺参数之问的联系，三极管的 添了两个结的耗尽层电容，则称为 EM2模型，EM2 EM模型(Ebers．Mollmode1)为常用模型，在 SPICE 模型有 15个参数，该模型主要用于集成电路分析设 仿真中得到广泛应用。然而，EM模型并没有考虑 计，具有模拟精度高、建模简易、快速、结果易理解等 三极管的厄尔利效应，三极管的电流放大倍数视为 优点，特别适合数字电路，但该模型没有考虑基区宽 常数，常应用于中低频电路，而在射频段，特别是 目 度调制以及 l3随电流变化的效应。 前移动通信前端的900MHz、1．8GHz、2．4GHz等超 如果再考虑三极管的各种二阶效应，如基区宽 高频振荡器、压控振荡器中，EM模型并不适合，而 度调制效应 (厄尔利效应)、电流增益与电流关系、温 采用 GP模型(Gumme1．Poonmode1)分析，广泛应用 度的影响等，则得到 EM3模型。EM3模型有40个 于实际的线路设计与仿真，如 ADS2006A等仿真软 参数。EM3模型与G—P模型等价，但是，EM3模型 件，目前 GP模型及其发展仍是 国内外研究的热 处理基区宽度调制、渡越时间与电流关系、参数与温 点_4]。 度关系等是分别处理的，而 GP模型则是将这些因 1 三极管EM模型 素统一处理，通过分析基区多数载流子电荷的作用， 双极型晶体管模型很多，但用得广泛的为 EM 建立起器件性能与基区多数载流子电荷的联系，其 模型和GP模型，EM模型本身是一种大信号非线 优点是物理意义清楚，直接把器件的电学特性与基 性直流模型，不考虑电荷存储效应和二阶效应，但通 区多子电荷联系了起来，可有效地处理大信号问题， 过不断改进，有EM2，EM3模型，其中EM3模型与