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双极晶体管模型和模型参数
西安电子科技大学微电子学院
hlyou@mail.xidian.edu
2021年12月
编辑课件
双极晶体管模型和模型参数
一、概述
二、EM－1模型(J.J.EbersJ.L.Moll)
三、EM－2模型
四、EM－3模型
五、EM－1、EM－2和EM－3中的模型参数
六、其他效应的考虑
七、获取晶体管模型参数的根本方法
编辑课件
双极晶体管模型和模型参数
一、概述
(1)电路中的有源器件用模型描述该器件的特性。
不同的电路模拟软件中采用的模型不完全相同，模型参
数的名称和个数也不尽相同。
(2)晶体管模型实际上以等效电路的形式描述晶体
管端电流和端电压之间的关系。电路模拟过程中，实际
上是以等效电路代替晶体管器件，然后建立回路方程、
计算求解。
(3)电路模拟结果是否符合实际情况，主要取决于
晶体管模型是否正确，特别是采用的模型参数是否真正
代表实际器件的特性。
(4)晶体管模型越精确，电路模拟效果越好，但是
计算量也越大，因此应折衷考虑。这样，对同一种器件，
编辑课件
往往提出几种模型。
PSpice模型参数库中的
Q2N2222模型参数描述
.modelQ2N2222NPN(Is=14.34fXti=3Eg=1.11
+Vaf=74.03Bf=255.9Ne=1.307Ise=14.34f
+Ikf=.2847Xtb=1.5Br=6.092Nc=2Isc=0
+Ikr=0Rc=1Cjc=7.306pMjc=.3416
+Vjc=.75Fc=.5Cje=22.01pMje=.3
+Vje=.75Tr=46.91nTf=411.1pItf=.6
+Vtf=1.7Xtf=3Rb=10)
编辑课件
二、EM－1模型(J.J.EbersJ.L.Moll)
1.根本关系式(针对NPN晶体管)
假设外加电压为：Vb’e’≠0,Vb’c’=0
流过b’e’的电流为：IF=IES[exp(qVb’e’/kt)-1]
那么Ie=-IF,
IC=αFIF(电流方向以流进电极为正)
假设外加电压为：Vb’e’＝0,Vb’c’≠0
流过b’c’的电流为：IR=ICS[exp(qVb’c’/kt)-1]
那么Ie=αRIR,
IC=-IR
在一般情况下，Vb’e’≠0,Vb’c’≠0，
那么得：Ie=-IF＋αRIR
IC=αFIF-IR
这就是晶体管直流特性方程,包括αF、αR、IES和ICS共4个参数。
由互易定理，αFIES＝αRICS,
记为αFIES＝α
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