双极型晶体管模型参数提取实验报告.docxVIP

双极型晶体管模型参数提取实验报告 　　双极型晶体管模型参数提取　　在对含双极型晶体管的电路进行模拟时，必须提供具有足够精度而又简便的器件模型。模型选定以后，其模型参数的真实性和数值精度就成了模拟正确与否的决定因素。由于SPICE已成为国内外流行的通用电路分析程序，因此，对于一个具体版图和工艺设计，如何提取程序要求的BJT模型参数，成为设计人员一项有待掌握的基本技能。本实验属于综合性较强的实验，其目的和要求是：　　1.掌握BJT模型，模型参数及其提取方法；2.熟悉用实验方法测取BJT模型参数；3.学习优化程序提取BJT模型参数的方法。　　一实验原理　　1．两类BJT模型参数提取方法　　对于BJT模型，SPICE－2将简单的EM模型和考虑了各种二级效应的GP模型统一为一个模型，当程序中给定了GP模型的全部参数，就是GP模型，否则自动简化为EM模型。表1汇总了GP模型全部参数。其中包括了确定直流特性，反映基区宽度调制和?随Ic变化等效应的参数18个，确定交流特性，模拟结电容，扩散电容及它们随Vbe，Vbc，Ic变化等效应的参数17个，确定温度对BJT特性影响的参数3个和描述噪声特性的参数2个，总共40个参数。　　其他电路模拟程序使用了不同的形式和复杂的E-M模型.精度较高的E-M3模型采用24个参数.除了少数模型参数可以直接引用文献提供的数值以外,获取模型参数有两种方法:一种是分别提取;另一种是整数提取,又称优化提取方法。分别提取法是安参数定义，设置测试提取方法，分别测量若干于模型参数有关的电学特性，再由相应的模型公式提取这些参数。这种方法尽量用试验测量来获取参数，计算简单，参数由物理意义，但测试工作量大，所需设备多，准确度低，所得参数往往不能参数见得相互影响，只适用于所对应的测试条件，因而在实际工作条件应用时，会带来较大误差，而且有些参数不易这种方法求得。　　整体提取方法以全局优化为目标，测试进可能少的器件外部电学特性，通过数学处理完成模型参数的整体提取。这种方法测量小但计算量大，一般要编制专用的计算程序。所提取的参数全局的误差小，　　但物理意义缺陷，而且会出现多组解和非物理解而得不到有用的数据。　　两种提取方法都有其局限性，再加上模型本身尚有不完善之处，使得问题更为复杂，因此，对两类方法所提取的参数仍有进一步核实的必要。　　2．BJT模型参数的分别提取　　分别提取法要设计不同的测量结构，测出电学特性曲线，根据模型公式用图解法或直接计算求出相应模型参数。采用线性回归法求直线的斜率和距离，采用最优化的曲线算法处理曲线，可以提高提取精度。下面是模型参数的含义及其提取方法。　　模型表达式　　以npn管为例BJT的GP瞬态模型如图1所示。若去掉其中电阻元件，即为直流模型。图中　　Css　　?Iec　　图1BJT的GP瞬态模型　　方便起见，预先给出如下各方程中所涉及到的模型参数　　方便起见，预先给出如下各方程中所涉及到的模型参数Vt:热电压koT?qVt第0组参数：Qb第1组参数：?f，?r第2组参数：nf，第3组参数：ne，nc，nb　　Ic＝　　Qb　　[exp(　　VbcVbcVbcVbeIs　　)－exp()]－[exp()－1]－Isc[exp()－1]　　?Vt?Vtnc?Vtnf?Vt?r　　式中第一项为B’E’结和B’C’结注入间的相互作用电流部分：第二项为B’C’结反向注入所产生的复合电流部分；第三项是B’C’结空间电荷区的复合电流成分。Ib＝　　VbcVbeVbcIsVbeIs　　[exp()-1]+[exp()-1]＋Ise[exp()-1]+Isc[exp()-1](2)　　?Vtne?Vtnc?Vt?fnf?Vt?r　　公式前二项是基区复合电流部分；后两项是两个结的空间电荷区复合电流部分。与Ic类似，电流Ie为　　双极型晶体管特性的测量与分析课程实验报告　　实验一、双极型晶体管特性参数测量　　一、实验设备　　半导体管特性图示仪(XJ4810A型)，BJT晶体管，　　二极管　　二、实验目的　　1、熟悉BJT晶体管特性参数测试原理；　　2、掌握使用半导体管特性图示仪测量BJT晶体管特性参数的方法；　　3、学会利用手册的特性参数计算BJT晶体管的混合π型EM1模型参数的方法。　　三、实验仪器介绍：　　XJ4810型/XJ4810A型半导体管特性图示仪采用示波管显示半导体器件的各种特性曲线，并测量其静态参数。本仪器具有二簇曲线显示，双向集电极扫描电路，可以对被测半导体器件的特司长进行对比分析，(来自:写论文网:双极型晶体管模型参数提取实验报告)便于对管或配件配对。本仪器IR测量达200nA/div，配备扩展装置后，VC可达3KV；可测试CM