El Modelado de Transistores Bipolares

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El Modelado de Transistores Bipolares

• En esa presentación trataremos con una aplicación
  del modelado de un sistema mixto eléctrico y
  térmico el transistor bipolar.
• Empezamos con el modelo del transistor que se usa
  en el simulador SPICE. El modelo se convierte a
  un gráfico de ligaduras en seguida.
• Nos damos cuenta que el modelo del transistor
  usado por SPICE es problemático.
• Se efectuará una conversión del gráfico de
  ligaduras a una forma que hace más sentido desde
  el punto de vista de la termodinámica.

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Contenido

• El modelo del transistor bipolar
• Transistores npn verticales y laterales
• Fuentes de corriente no lineales
• Diodos de uniones
• Gráfico de ligaduras del transistor bipolar
• Interpretación por flujos de potencia
• Gráfico de ligaduras modificado

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El Modelo del Transistor Estilo SPICE
SPICE modela el transistor bipolar usando tres
diodos de uniones, uno entre la base y el
colector, el segundo entre la base y el emisor y
el tercero con el substrato. El diagrama a la
izquierda enseña un transistor npn difundido
lateralmente.
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Transistores npn Verticales y Laterales

• Los diodos de uniones pn conectan regiones con
  carga positiva con regiones con carga negativa.
• Los transistores difundidos lateralmente tienen
  los ánodos de los tres diodos de uniones en la
  base.

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Fuentes de Corriente No Lineales

• El modelo contiene dos fuentes de corriente no
  lineales que inyectan corrientes en el circuito
• La corriente inyectada en el colector es una
  función del voltaje entre la base y el emisor, y
  la corriente inyectada en el emisor es una
  función del voltaje entre la base y el colector.

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El Modelo del Diodo de Unión

• El diodo de unión pn se modela de la forma
  siguiente

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Gráfico de Ligaduras del Transistor Bipolar
?
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Problemas con el Gráfico de Ligaduras
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Conversión del Gráfico de Ligaduras
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El Resistor No Lineal
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Potencia Disipada I

• La potencia disipada por el elemento RS de los
  diodos de uniones (es decir, de las dos fuentes
  de corriente usado antes) es
• y entonces
• Todavía tenemos que enseñar que PBJT gt 0.

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Potencia Disipada II

• Tenemos que enseñar que VCE y iCE son siempre
  positivos en la misma dirección.

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Referencias

• Cellier, F.E. (1991), Continuous System Modeling,
  Springer-Verlag, New York, Chapter 6.
• Schweisguth, M.C. (1997), Semiconductor Modeling
  with Bondgraphs, MS Thesis, Dept. of Electr.
  Comp. Engr., University of Arizona, Tucson, AZ.
• Schweisguth, M.C. and F.E. Cellier (1999), A Bond
  Graph Model of the Bipolar Junction Transistor,
  Proc. SCS Intl. Conf. on Bond Graph Modeling, San
  Francisco, CA, pp. 344-349.