Bjt Modeling
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5/10/2018 Bjt Modeling - slidepdf.com
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Dr. J.E. Rayas Sánchez1
Modelando el Transistor Bipolar
Algunas de las figuras de esta presentación fueron tomadas de las páginas de internet de los autores de los textos:
A.S. Sedra and K.C. Smith, Microelectronic Circuits. New York, NY: Oxford University Press, 1998.
A.R. Hambley, Electronics: A Top-Down Approach to Computer-Aided Circuit Design. Englewood Cliffs, NJ:
Prentice Hall, 2000.
R.C. Jager, Microelectronic Circuit Design. New York, NY: McGraw Hill, 1997.
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Dr. J.E. Rayas Sánchez2
Estructura del BJT NPN
p+
p
+
p+
p+
p
p
n e p i t
a x y
n
+
n e p i t a x y
p
n b u r i e d l a y e r
+
E m i t t e r
B a s e
Active TransistorRegion
C o l l e
c t o r
n +
n +
iB
iC
n
+
iE
p
p
p
p
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Dr. J.E. Rayas Sánchez3
Sección Transversal de la Estructura del BJT
pn
Collector
C iCBi
B
n
Base
EiE
Active Base Region
Emitter
Emitter-Base
Junction Collector-Base Junction
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Dr. J.E. Rayas Sánchez4
Estructura Simplificada del BJT NPN
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Dr. J.E. Rayas Sánchez5
Estructura Simplificada del BJT PNP
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Dr. J.E. Rayas Sánchez6
Operación en la Región Activa
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Dr. J.E. Rayas Sánchez7
Operación en la Región Activa (cont.)
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Dr. J.E. Rayas Sánchez8
Portadores Minoritarios en la Base y el Emisor
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Dr. J.E. Rayas Sánchez9
Modelos del BJT en Señal Grande
T BE V vS
E e I i /
α =
T BE V vS
Be
I i
/
β
=
T BE V v
SC e I i
/ =
BC ii β =
α β β
β C C
B E
iiii =
+
=+=
)1 /(
)1(
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Dr. J.E. Rayas Sánchez10
Modelos del BJT en Señal Grande (cont.)
T BE V vS
E e
I i
/
α =
T BE V vS
B e
I
i /
β =
T BE V v
SC e I i
/ =
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Dr. J.E. Rayas Sánchez11
Modelos del BJT en Señal Grande (cont.)
T EB V vS E e I i /
α =
T EB V vS
Be
I i
/
β
=
T EB V v
SC e I i
/ =
BC ii β =
α β β
β C C
B E
iiii =
+
=+=
)1 /(
)1(
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Dr. J.E. Rayas Sánchez12
Modelos del BJT en Señal Grande (cont.)
T EB V vS
E e
I i
/
α =
T EB V vS
B e
I
i /
β =
T EB V v
SC e I i
/ =
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Dr. J.E. Rayas Sánchez13
El BJT como Fuente de Corriente Controlada
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Dr. J.E. Rayas Sánchez14
El BJT como Fuente de Corriente Controlada
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Dr. J.E. Rayas Sánchez15
Efecto Early
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Dr. J.E. Rayas Sánchez16
Efecto Early (Modulación del Ancho de la Base)
N
N
CollectorBaseEmitter
P
Space Charge Region Widths
W
vCB1
vCB2
> vCB1
W'
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Dr. J.E. Rayas Sánchez17
Modelando el Efecto Early
T BE V v
A
CE
SC e
V
V I i
/ )1( +=
V A Voltaje Early
T EB V v
A
EC
SC e
V
V I i
/ )1( +=
NPN PNP
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Dr. J.E. Rayas Sánchez18
Modelos Simplificados para la Región Activa
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Dr. J.E. Rayas Sánchez19
Modelos Simplificados para Saturación
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Dr. J.E. Rayas Sánchez20
Modelos Simplificados para Corte
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Dr. J.E. Rayas Sánchez21
Regiones de Operación del BJT
TABLE 5.2 - Regions of Operation of the Bipolar Transistor
Base-Emitter Junction Base-Collector Junction
Forward Bias Reverse Bias
Forward Bias
Saturation Region
(Closed Switch)
Forward-Active Region
(Normal-Active Region)
(Good Amplifier)
Reverse Bias
Reverse-Active Region
(Inverse-Active Region)
(Poor Amplifier)
Cutoff Region
(Open Switch)
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Dr. J.E. Rayas Sánchez22
Modelo de Ebers-Moll
)1( / −= T BE V v
SE DE e I i
)1( /
−=T BC V v
SC DC e I i
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Dr. J.E. Rayas Sánchez23
Modelo de Transporte
)1()1( / / −+−= T BC T BE V v
R
SV v
F
S
Be
I e
I i
β β
)1()1( / / −+−= T BC T BE V v
S
V v
ST e I e I i
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Dr. J.E. Rayas Sánchez24
Región Activa VS Región Inversa
-5V 0V 5V 10VV
3.0mA
2.0mA
1.0mA
0.0mA
-1.0mA
Collect
or
Current
RegionSaturation
Cutoff
RegionSaturation
Region
Forward-Active
Region
Reverse-Active β = 25 β = 5
I = 0 uA
I = 100 uA
I = 80 uA
I = 60 uA
I = 40 uA
I = 20 uA
CE
B
B
B
B
B
B
F R
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Dr. J.E. Rayas Sánchez25
Modelos del BJT para Señal Pequeña
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Dr. J.E. Rayas Sánchez26
Modelos del BJT para Señal Pequeña (cont.)
mg
r β π =
T
C
m V
I g =
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Dr. J.E. Rayas Sánchez27
Modelos del BJT para Señal Pequeña (cont.)
r π
gmvπ r
ο vπ
BC
E
T
C mV
I g =
mgr
β
π
=
C
A
o I
V r =
V A: Voltaje Early