双极型晶体管温度特性的Multisim仿真研究.pdf

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1、2010笠仪表技术与传感器20l0第4期InstrumentTechniqueandSensorNo．4双极型晶体管温度特性的Multisim仿真研究郝宁眉，李芳(中国石油大学(华东)信息与控制工程学院，山东东营257061)摘要：基于Muhisim仿真分析，研究了双极型晶体管参数的温度特性。通过数据仿真和曲线拟舍得到了双极型晶体管参数温度特性近似方程。分析了2种不同偏置的电压放大电路的温度性能，为掌握电路系统的温度漂移，优化系统性能提供设计依据。关键词：双极型晶体管参数；温度特性；Muhisim仿真中图分类号：TP211文献标识码：B文章编号：1002—1

2、841(2010)04—0081—03ResearchonTemperatureCharacteristicsofBipolarTransistorsBasedonMultisimHAONing—mei，LIFang(SchoolofInformationandControlEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Dongying257061，China)Abstract：Temperaturecharacteristicsofbipolartransi‘storsareinvestigatedbasedonMuhisi

3、m．Approximateequationsaboutthetemperaturecharacteristicsofbipolartransistorsarefittedfromexperimentaldata．Thispaperanalyzethetemperatureperform—flncesoftwokindsofvohageamplificationcircuitsunderdifferentbiascondition．Theresultsprovidesolidfoundationfortheun—derstandingofthetemperat

4、uredriftcharacteristicsofcircuits，aswellastheoptimizationofthesystemperformance．Keywords：bipolartransistorsparameters；temperaturecharacteristic；smulationbasedonMultisim0引言实测或者取近似的温度系数等方法来获取BJT参数的温度特放大电路中电源电压的不稳定、元器件的老化以及温度的性。为了直观地反映BJT参数的温度特性，可采用仿真的方法变化等都会引起双极型晶体管(简称BJT)参数的变化，使静态获取

5、其温度特性曲线，拟合出近似方程，为掌握电路系统的温工作点不稳定，从而引起电压的放大倍数和输入电阻等一系列度漂移，优化系统性能提供设计依据。动态参数的变化，甚至使电路无法工作。BJT是放大电路中的NIMuhisim仿真软件适用于板级的模拟／数字电路的仿真重要元件，由于半导体材料的热敏性，BJT的参数几乎都与温度分析与设计，其内核为SPICE，利用工业标准SPICE模拟器可以有关，因此有必要研究温度因素对BJT参数的影响。对器件建模及仿真。关于BJ]r的直流分析，在SPICE的模型库1双极型晶体管(BJT)的参数中采用Ebers—Moll模型，模型了温度的影响和

6、半导体的物理共发射极组态下的BJT如图1所示，在放大区的伏安特性特性。方程可表示为文中选用2N2221(NPN型，硅管)为被测BJT．iE：ic+i8(1)2BJT参数的温度特性及Mnitishn仿真分析2．1反向饱和电流，Bo的温度特性及其仿真分析[【exp[畿)J一11(2)根据BJT的结构和半导体材料的物理特性，反向饱和电流ic=／3FiB+(I+)，cBo(3)，cB0与温度的关系可表示为式中：为绝对温度；为波尔兹曼常数，一8．62×10一eV／K．lcBo=Ae(4)式中：4为与温度无关，与结面积、掺杂浓度有关的常数；为发射系数，1叼<2；E为材料

7、的禁带宽度，在室温(T=300K)时，硅的E=1．12eV，锗的E：0．72eV．由式(4)可求出BJTIcBo的温度系数为，cR0d：(＼3一+nkr]／～(5)图1共发射极组态下的BJT在方程中，主要参数电流增益、反向饱和电流，c。(，)在室温时，硅管的=0．08／％，锗管的=以及发射结电压UBE均与温度有关，其关系是非线性的，并且有o．11／℃．而在工程上，不论硅管还是锗管，都认为温度每上升些参数的物理特性无法用数学模型来描述。在工程上常常用10℃，／CBO增大一倍，即：收稿日期：2009—10—25，c。()=IcB0()2—(6)82Instrum

8、entTechniqueandSensorApr．2