在【分析】方面,一般模电书至少拿出两章来,从半导体物理特性方面着手介绍二极管、三极管的基本特性及定量计算公式。
而【设计】方面,定量计算并不重要,因为手工计算根本不可能太精确,原因如下:
以三极管的GP模型为例,多达45个参数尚且不能准确仿真饱和和结击穿特性,更何况手工分析只用屈指可数的几个参数?
所以站在设计的角度看,最最重要的是理解**几个常见量及相关量之间的关系,究竟是变大还是变小(或变多还是变少),而具体量是多少并不重要。
以BJT为例,对于输出特性曲线这个重要的直流值,理解其三个区:饱和、有源和击穿。
一般SPICE中不包含击穿区,所以如果器件工作点进入该区域,则应加一齐纳二极管模拟。
用来定义集电极电阻的鳄梨电压VA,会在很大范围内变化,几乎每条输出特性曲线都对应不同的VA,根本不像教科书所说的那样,是个定值。
电流增益beta,不但随温度,还随IC变化,从小变大,当到达GP模型中的IKF后,急剧下降。2N2222A的IKF约为30mA.
所以增益beta是最不可靠的一个参数。
反向电流IS严重依赖于温度(大约是4次方)。
热电压VT在300K,根据工艺不同在22mV到30mV之间。
VBE的负温度系数具有一定的非线性,是带隙基准的主要误差源。而且VBE还是机械应力的函数。
MOS管阈值电压VT更是复杂,短沟道体效应导致它与L、VSB和VDS相关,窄沟道体效应使它与W和VSB等相关。而迁移率更是与一堆变量相关。
综上,BJT和MOS管中,没几个参数是靠得住的,手算注定误差会很大,时常大的离谱,所以,弄清参数的变化趋势而非具体大小,才是关键。试图使手算和仿真结果之间误差在20%以内,难,除非用图表法之类的相关技术。
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