Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Аналіз процесів перемикання імпульсних напівпровідникових структур.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Програмного забезпечення (ПЗ)
Інформація про роботу
Рік:
2003
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Методи i засоби комп'ютерних інформаційних технологій
Група:
КН
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет "Львівська політехніка"
Кафедра ПЗ
Звіт
про виконання лабораторної роботи № 6
з курсу: "Методи i засоби комп'ютерних інформаційних технологій"
на тему: Аналіз процесів перемикання імпульсних напівпровідникових структур
виконала:
студентка гр. КН 3
Львів 2003 Міністерство освіти і науки України
Національний університет "Львівська політехніка"
Кафедра ПЗ
Звіт
про виконання лабораторної роботи № 6
з курсу: "Методи i засоби комп'ютерних інформаційних технологій"
на тему: Аналіз процесів перемикання імпульсних напівпровідникових структур
виконав:
студент гр. КН 37
Данчук Є.С.
перевірив:
викладач
Заяць В.М
Львів 2003
Тема: Аналіз процесів перемикання імпульсних напівпровідникових структур.
Мета: Набути навиків роботи з моделями напівпровідникових структур програми PSpise та провести дослідження роботи транзистора при його переході від закритого стану до відкритого та в зворотньому напрямку.
Теоретичні вiдомостi:
Напiвпровiдниковi прилади, математичнi моделi яких вбудованi в програму PSpise описуються великою кiлькiстю параметрiв, якi визначаються за допомогою оператора . MODEL . Цей оператор може бути помiщений як в описi завдання так i в файл бiблiотеки, доступ до якого здiйснюється за допомогою оператора . LIB . Опис конкретного напiвпровiдникового приладу мiстить його iм'я, номер вузлiв пiдключення, iм'я моделi.
В якостi моделi бiполярного транзистора в програмi PSpise використовується модель Еберса-Молла або Гумела-Пуна, яка має розширений список параметрiв.
Приведемо список основних параметрiв математичної моделi Еберса-Молла:
________________________________________________________________
│Iм'я │ Параметр │Значен-│Одини-│
│пара- │ │по за- │цi ви-│
│метра │ │мовчу- │мiру- │
│ │ │ванню │вання │
│ │ │ │ │
│ IS │ Струм насичення при t=27C │10Е-16 │ А │
│ BF │ Максимальний коефiцiєнт пiдсилення │ 100 │ - │
│ │ му в схемi зi спiльним емiтером нор- │ │ │
│ │ мальному режимi │ │ │
│ BR │Максимальний коефiцiєнт пiдсилення стру-│ 1 │ - │
│ │ му в схемi зi спiльним емiтером в iн- │ │ │
│ │ версному режимi │ │ │
│ NF │ Коефiцiєнт неiдеальностi в нормальному │ 1 │ - │
│ │ режимi │ │ │
│ NR │ Коефiцiєнт неiдеальностi в iнверсному │ 0 │ - │
│ │ режимi │ │ │
│ ISS │ Зворотнiй струм p-n переходу пiдкладки │ 0 │ А │
│ NS │ Коефiцiєнт неiдеальностi переходу пiд- │ │ │
│ │ кладки │ 1 │ - │
│ RC │ Об'ємний опiр колектора │ 0 │ дм │
│ RE │ Об'ємний опiр емiтера │ 0 │ Ом │
│ RB │ Об'ємний опiр бази │ 0 │ Ом │
│ CJE │ Ємнiсть емiтерного переходу при нульо- │ 0 │ Ф │
│ │ вому │ │ │
│ VJE │ Контактна рiзниця потенцiалiв емiтер - │ 0.75 │ В │
│ │ ного переходу │ │ │
│ MJE │ Коефiцiєнт врахування плавностi │ 0.33 │ - │
│ │ емiтерного переходу │ │ │
│ CJC │ Ємнiсть колекторного переходу при │ 0 │ Ф │
│ │ нульовому змiщеннi │ │ │
│ VJC │ Контактна рiзниця потенцiалiв колектор-│ 0.75 │ В │
│ │ ного переходу │ │ │
│ MJC │ Коефiцiєнт врахування плавностi │ 0.33 │ - │
│ │ колекторного переходу │ │ │
│ CJS │ Ємнiсть колектора-пiдкладки при нульо- │ 0 │ Ф │
│ │ вому змiщеннi │ │ │
│ VGS │ Контактна рiзниця переходу колектор- │ 0.75 │ В │
│ │ пiдкладка │ │ │
│ MGS │ Коефiцiєнт врахування плавностi пере- │ 0.33 │ - │
│ │ ходу колектор-пiдкладка │ │ │
│ FC │ Коефiцiєнт нелiнiйностi бар'єрних єм- │ 0.5 │ - │
│ │ ностей прямозмiшених переходiв │ │ │
│ EG │ Ширина забороненої зони │ 1.11 │ ЕВ │
│ XTB │ Температурний коефiцiєнт BF i BQ │ 0 │ - │
│ XT1 │ Температурний коефiцiєнт IS │ 3 │ - │
│ KF │ Коефiцiєнт, що визначає спектральну │ 0 │ - │
│ │ густину флiкер-шуму │ │ │
│ AF │ Показник степенi, що визначає залеж │ 1 │ - │
│ │ нiсть спектральної густини флiкер- │ │ │
│ │ шуму вiд струму через перехiд │ │ │
│_______│________________________________________│_______│______│
В програмi PSpisе прийнято наступне правило визначення додатного напрямку струмiв: в p-n-p структурi струми Ic,Ib,Ie, якi втiкають в транзистор вважаються додатнiми, для структур p-n-p всi напруги i струми мають протилежний напрямок.
Динамiчнi властивостi p-n переходiв врахованi шляхом включення в модель ємностей колектора ,емiтера i пiдкладки i мають як дифузiйнi так i бар'єрнi складовi. В якостi прикладу приведемо список параметрiв моделi Гумеля-Пуна бiполярного транзистора КТ 3616 D.
.MODEL KT 316 D NPN (IS= 2.75f XT1=3 EG=1.11 VAF=96 BF 136.5
+NE 2.496 ISE=12.8pA IKT=97.23m XTB==1.5 VDR=55 BR=0.66 NC=2
+ISC=15.5p IKR=.12 RB=70.6 RC=8.4 CJC=4.1pF MIE=0.33 TR=27.8n
+tf=79.P itf=.151 VTF=25 XTF=2)
Режим роботи транзистора в якостi ключа використовують в генераторних схемах отримання iнформацiйних iмпульсних сигналiв. З метою забезпечення заданих характеристик таких iмпульсiв (симетричностi заднього i переднього фронтiв iмпульсу , заданої їх крутизни) необхiдно мати достатньо точну модель транзистора. Параметри моделi транзистора повиннi бути пiдiбранi таким чином, щоб забезпечувати однакову потужнiсть розсiяння як при переходi транзистора з закритого стану у вiдкритий так i в зворотньому напрямку.
Метою даної роботи є дослідження цих процесiв як для моделi транзистора Q2N2222A типу p-n-p взятої з бiблiотеки програми PSpice, так i при змiнi його динамiчних властивостей шляхом пiдключення ємностей в контур бази та мiж базою i колектором. При цьому для вимірювання струму в колi колектора необхiдно задатися величиною додаткового опору 1 ОМ.
При визначенні часу відкриття транзистора , вважати його початком момент ,коли напруга на колекторному переходi стає меншою напруги живлення ,а кінцем - момент, коли напруга живлення стане
меншою 1В. Величину напруги живлення задати 10 В.Попередньо необхідно закрити транзистор шляхом подачi на його базу напруги - 10 В, а відкриття здійснювати напругою 10 В.
При зворотньому процесi закриття транзистора його необхідно попередньо відкрити шляхом подачі на базу напруги +10В i процес закриття здiйснювати напругою -10 В. За початок закриття вважати момент, коли напруга на базi стає вiд'ємною i вважати транзистор повнiстю закритим, коли напруга на колекторному переходi досягне 0.9 величини напруги живлення.
Завдання на моделювання перехiдного процесу в транзисторi при його вiдкриттi визначається наступним чином:
RB 1 2 1000 Q1 4 2 0 Q2 N 2222 A VB 3 0 10.
.IC V(2)=10. V(4)=10
.LIB NOM.LIB
.TRAN 0.000001 ms 0,0005 ms oms 0.000001
.PROBE V(2),V(4),I(RB),I(RK)
.END{RIGHT}
Знаючи величини струмів та напруг на напівпровідникових структурах можна провести розрахунок середньої потужності, яка розсіюються за час перемикання транзистора. Миттєва потужність в момент часу ti визначається за формулою
P(ti)=Uke(ti)*Ik(ti)+Uбе(ti)*Iб(ti);
а тодi середня потужнiсть, яка розсiяна в транзисторi за час перемикання tп може бути визначена наступним чином
Pсер=(SUM(i=1,n)(p(ti))*^ti)/tп,
де n - к-сть вiдлiкiв перехiдного процесу;
ti - прирiст кроку мiж вiдлiками;
tп - час перемикання транзистора (вiдкриття або закриття).
Хiд роботи
Текст програми відкриття:
Lab6
.Lib NOM.LIB
RB 1, 2 = 10
RK 4, 0 = 1
Q1 4, 2, 0 = Q2N2222A
VB 1, 0 = 10
.IC V(2) = 10, V(4) = 10
.Tran 1p, 20p
.Probe V(2), V(4), I(RB), I(RK)
.Plot Tran V(2, 0), V(0, 4), I(RB), I(RK)
.End
Результат виконання програми відкриття:
****** 12/15/103 ****** Evaluation PSpice (January 1990) ******
Lab6
**** CIRCUIT DESCRIPTION
****************************************************************************
.Lib NOM.LIB
RB 1, 2 = 10
RK 4, 0 = 1
Q1 4, 2, 0 = Q2N2222A
VB 1, 0 = 10
.IC V(2) = 10, V(4) = 10
.Tran 1p, 20p
.Probe V(2), V(4), I(RB), I(RK)
.Plot Tran V(2, 0), V(0, 4), I(RB), I(RK)
.End
****** 12/15/103 ****** Evaluation PSpice (January 1990) ******
Lab6
**** BJT MODEL PARAMETERS
****************************************************************************
Q2N2222A
NPN
IS 14.340000E-15
BF 25.9
NF 1
VAF 74.03
IKF .2847
ISE 14.340000E-15
NE 1.307
BR 6.092
NR 1
RB 10
RBM 10
RC 1
CJE 22.010000E-12
MJE .377
CJC 7.306000E-12
MJC .3416
TF 411.100000E-12
XTF 3
VTF 1.7
ITF .6
TR 46.910000E-09
XTB 1.5
****** 12/15/103 ****** Evaluation PSpice (January 1990) ******
Lab6
**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C
****************************************************************************
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) 10.0000 ( 2) 9.9982 ( 4) 9.9747
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VB -1.818E-04
TOTAL POWER DISSIPATION 1.82E-03 WATTS
****** 12/15/103 ****** Evaluation PSpice (January 1990) ******
Lab6
**** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C
****************************************************************************
LEGEND:
*: V(2,0)
+: V(0,4)
=: I(RB)
$: I(RK)
TIME V(2,0)
(*)---------- 4.0000E+00 6.0000E+00 8.0000E+00 1.0000E+01 1.2000E+01
(+)---------- -1.5000E+01 -1.0000E+01 -5.0000E+00 0.0000E+00 5.0000E+00
(=)---------- 0.0000E+00 2.0000E-01 4.0000E-01 6.0000E-01 8.0000E-01
($)---------- -5.0000E+00 0.0000E+00 5.0000E+00 1.0000E+01 1.5000E+01
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
0.000E+00 9.998E+00 = + . X .
1.000E-12 5.450E+00 . * . $ . = + . .
2.000E-12 5.446E+00 . * . $ . = + . .
3.000E-12 5.443E+00 . * . $ . = + . .
4.000E-12 5.440E+00 . * . $ . = + . .
5.000E-12 5.437E+00 . * . $ . = + . .
6.000E-12 5.435E+00 . * . $ . = + . .
7.000E-12 5.434E+00 . * . $ . = + . .
8.000E-12 5.432E+00 . * . $ . = + . .
9.000E-12 5.431E+00 . * .$ . = +. .
1.000E-11 5.430E+00 . * .$ . = +. .
1.100E-11 5.430E+00 . * .$ . = +. .
1.200E-11 5.429E+00 . * .$ . = +. .
1.300E-11 5.428E+00 . * .$ . = +. .
1.400E-11 5.428E+00 . * $ . = + .
1.500E-11 5.428E+00 . * $ . = + .
1.600E-11 5.428E+00 . * $ . = + .
1.700E-11 5.428E+00 . * $ . = + .
1.800E-11 5.428E+00 . * $ . = + .
1.900E-11 5.428E+00 . * $ . = + .
2.000E-11 5.428E+00 . * $ . = + .
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
JOB CONCLUDED
TOTAL JOB TIME 1.38
Текст програми закриття:
Lab6.2
.Lib NOM.LIB
RB 1, 2 = 10
RK 4, 0 = 1
Q1 4, 2, 0 = Q2N2222A
VB 0, 1 = 10
.IC V(2) = 10, V(4) = 10
.Tran 1p, 20p
.Probe V(2), V(4), I(RB), I(RK)
.Plot Tran V(2, 0), V(0, 4), I(RB), I(RK)
.End
Результат виконання програми закриття:
****** 12/15/103 ****** Evaluation PSpice (January 1990) ******
Lab6.2
**** CIRCUIT DESCRIPTION
****************************************************************************
.Lib NOM.LIB
RB 1, 2 = 10
RK 4, 0 = 1
Q1 4, 2, 0 = Q2N2222A
VB 0, 1 = 10
.IC V(2) = 10, V(4) = 10
.Tran 1p, 20p
.Probe V(2), V(4), I(RB), I(RK)
.Plot Tran V(2, 0), V(0, 4), I(RB), I(RK)
.End
****** 12/15/103 ****** Evaluation PSpice (January 1990) ******
Lab6.2
**** BJT MODEL PARAMETERS
****************************************************************************
Q2N2222A
NPN
IS 14.340000E-15
BF 25.9
NF 1
VAF 74.03
IKF .2847
ISE 14.340000E-15
NE 1.307
BR 6.092
NR 1
RB 10
RBM 10
RC 1
CJE 22.010000E-12
MJE .377
CJC 7.306000E-12
MJC .3416
TF 411.100000E-12
XTF 3
VTF 1.7
ITF .6
TR 46.910000E-09
XTB 1.5
****** 12/15/103 ****** Evaluation PSpice (January 1990) ******
Lab6.2
**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C
****************************************************************************
NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE
( 1) -10.0000 ( 2) 9.9942 ( 4) 9.9747
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME CURRENT
VB -1.999E+00
TOTAL POWER DISSIPATION 2.00E+01 WATTS
****** 12/15/103 ****** Evaluation PSpice (January 1990) ******
Lab6.2
**** TRANSIENT ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C
****************************************************************************
LEGEND:
*: V(2,0)
+: V(0,4)
=: I(RB)
$: I(RK)
TIME V(2,0)
(*$)--------- -5.0000E+00 0.0000E+00 5.0000E+00 1.0000E+01 1.5000E+01
(+)---------- -1.5000E+01 -1.0000E+01 -5.0000E+00 0.0000E+00 5.0000E+00
(=)---------- -2.0000E+00 -1.5000E+00 -1.0000E+00 -5.0000E-01 0.0000E+00
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
0.000E+00 9.994E+00 = + . X .
1.000E-12 -4.550E+00 .* . $ . + =. .
2.000E-12 -4.554E+00 .* . $ . + =. .
3.000E-12 -4.557E+00 .* . $ . + =. .
4.000E-12 -4.560E+00 .* . $ . + =. .
5.000E-12 -4.563E+00 .* . $ . + =. .
6.000E-12 -4.565E+00 .* . $ . +=. .
7.000E-12 -4.566E+00 .* . $ . +=. .
8.000E-12 -4.568E+00 .* . $ . +=. .
9.000E-12 -4.569E+00 .* .$ . X. .
1.000E-11 -4.570E+00 .* .$ . X. .
1.100E-11 -4.571E+00 .* .$ . X. .
1.200E-11 -4.571E+00 .* .$ . X. .
1.300E-11 -4.572E+00 .* .$ . X. .
1.400E-11 -4.572E+00 .* $ . =+ .
1.500E-11 -4.572E+00 .* $ . =+ .
1.600E-11 -4.572E+00 .* $ . =+ .
1.700E-11 -4.572E+00 .* $ . =+ .
1.800E-11 -4.572E+00 .* $ . =+ .
1.900E-11 -4.572E+00 .* $ . =+ .
2.000E-11 -4.572E+00 .* $ . =+ .
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
JOB CONCLUDED
TOTAL JOB TIME 1.31
Висновок: В межах даної лабораторної роботи нами було проаналізовано процеси перемикання імпульсних напівпровідникових структур; а також було набуто практичних навичок роботи з моделями напівпровідникових структур програми PSpise та проведено дослідження роботи транзистора при його переході від закритого стану до відкритого та в зворотньому напрямку.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора