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1、第卷第期湖北工学院学报年月文章编号〕一一一用实现动态仿真,,刘劲楠廖家平毛俐星,湖北工学院电气工程与计算机科学系湖北武汉〔摘要〕对模型暂态部分进行了详细的理论分析考虑到的工作条件,必须用非准静态分析法描述、的一!的暂态电流电压波形并用模型语言一一在电力系统工具箱中添加了!模块,实现动态仿真,一关钮词〕动态仿真非
2、准静态分析法「中图分类号〕〔文献标识码〕、图图的结构、,和十分增益低注人不同在实际工作范围内这个双、,相似不同的是,!多一个层发射区可形成极性晶体管处于低增益大注人状态电子和空穴电,、结,并由此引出漏极门极和源极与流相互祸合而传统的双极性晶体管模型在暂态分、、,以下详细分析模型相似含有一个轻掺杂宽基极低析时假设满足准静态近似条件增,,,益一的双极性晶体管与传统的高采用非准静态近似条件比习丝习射发区耗尽区集电区十口基区一!!!!!!!!!!
3、图!的元胞结构图!等效电路图参考坐标系半导体常数、、、电子和空穴的电流传输动态模型方程。、一。了、尸任月、产,双极性传输方程的参考直角坐标系见图南爵,一、几一在正偏的工作条件下的集电极一基极结杭、器是反偏的,它的耗尽宽度为,,户,,·式中的一八产,,阮,‘、‘丫下。,注意到以上的两个表达式都与总电流有关准中性基区的宽度为且不能解偶这对于中的十分关键,因。一匆为在低增益状态下电子和空穴电流的大小相当不,、,暂态时是随时间变化函数则也
4、是随时间变能简单地令空穴电流为零,求解电子电流,化函数式对时间求导得到空穴流连续方程一比以一酝,瓦占户汾一甜月五肚,‘,、‘设一匆式中从为基区掺杂度气为硅的户户,中的且又由于基区中的任意收稿日期〕一一,,,,〔作者简介刘劲楠一女湖北武汉人湖北工学院硕士研究生研究方向电力电子器件仿真第卷第期刘劲捅等用实现动态仿真,一,一点的总电流相等即从式得双极扩散整理得丈,二一又,一下一又夕丽方程六日护尸如一仰
5、一一一御决在中实现一一式中一为双极扩散长度而奋疏的特点是易于进行控制系统的仿,,双极性晶体管空穴电流真而!的模型中含有微分项考虑把,从式看出准中性基区宽度随增加而的模型用状态方程的形式加人而观察!的模,、,、、。减少则随、增加基区过剩电荷从变窄的基区型可以把看作状态变量为系统的·、中流过消失因此,式必须在移动的边界条件和输人,作为系统的输出,初始条件下求解,即非准静态近似条件,可为实现!的动态模型建立的系统状态方以得到基,区中过剩载流子的分布式程模型设
6、状态变量一耐一得近似解为。尸系统的输人。一详,一,一,生言系统的状态方程为、、、坦兰从节点列方程毛兰’·几一一扣,又由于基区载流子总电荷对式在。到积分争争.,丫,d一一F、击得d一ICdV:一竺一--一、二(15)整理得一万二万十万一声认于g,.七七洲七舒七洲,,、、。0。十卞配1fQx石厂o·又日)。‘。,昭=q且1OP又x少=q入W因为I+I=I则(10)式加(12)式得到IGBT总J乙0.,,:将式(8)、电流并
7、代人(15)整理得(9)代人式(5)可以求出相应的空穴电流:一(I。一Q十(l+一卜求得在中性基区边缘的集电极空穴电流为鲁黔去,.,,、。1b4D八CQdV.。二丁二2二竺‘;·I(W)~二牛二I一口+’共未子Q+’笋井认‘l一I一))/((1+Z。1+b1b~3r+QdW味价t劲10)(ds,十))4式中的第一项为与I。祸合的部分、第二项为电荷控(C芳烧蕊+警暴、,制部分第三项为非准静态部分这一项是移动的边
