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2012 | Buch

Halbleiterdioden Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Parameterextraktion bei Halbleiterbauelementen

Simulation mit PSPICE

verfasst von: Peter Baumann

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Ergänzend zu Vorlesung, zu Rechenübungen und insbesondere zum Laborpraktikum im Lehrfach Elektronik werden Analyseverfahren zur Extraktion von SPICE-Modellparametern ausgewählter Halbleiterbauelemente vorgestellt. Für Bauelemente aus der DEMO-Version des Programms OrCAD-PSPICE wird aufgezeigt, wie man deren statische und dynamische elektrische Modellparameter mit SPICE-Analysen wieder zurück gewinnen kann. Diese Parameterermittlung wird vorgestellt für Schaltdiode, Kapazitätsdiode, Z-Diode, npn-Bipolartransistor, N-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistor, CMOS-Array-Transistoren, Operationsverstärker und Optokoppler.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Halbleiterdioden
Zusammenfassung
Zum Dioden-Modell nach Bild 1.1 gehören die folgenden Elemente:
  • das Dioden-Schaltsymbol zur Kennzeichnung der inneren Diode Di
  • der Serienwiderstand R S als Summe der p- und n- Bahnwiderstände
  • die bei Sperrpolung bestimmende Sperrschichtkapazität C j
  • die bei Durchlasspolung vorherrschend wirksame Diffusionskapazität C d
Peter Baumann
2. Bipolartransistoren
Zusammenfassung
Das Großsignalmodell des Bipolartransistors nach Bild 2.1 enthält als Komponenten:
  • Die Diffusionsströme I bc und I be mit dem Sättigungsstrom I S als verknüpfenden Parameter zur jeweiligen Spannung.
  • Die auf Sperrschichtrekombinationen beruhenden Diodenströme I bc2 und I be2 mit den Sättigungsströmen I SC und I SE.
  • Die Stromverstärkungen B F und B R für die Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung.
  • Die Bahnwiderstände R B, R C und R E.
  • Den Basisladungsfaktor K qb für die Vorwärtsrichtung, mit dem über die Early- Spannung V AF Basisweitenänderungen und über den Knickstrom I KF Hochinjektionseffekte erfasst werden.
  • Die Kapazitäten C bc und C be, die jeweils eine Sperrschicht- und eine Diffusionskapazität mit deren SPICE-Modellparametern enthalten.
Peter Baumann
3. Sperrschicht-Feldeffekttransistoren
Zusammenfassung
Das dynamische Großsignalmodell des N-Kanal-Sperrschicht-FET (NJFET) umfasst:
  • die Stromquelle für den Drainstrom I D
  • die Gate-Source und die Gate-Drain-Diode mit ihren Kapazitäten C gs und C gd
  • die Drain- und Source-Bahnwiderstände R D und R S
Peter Baumann
4. MOS-Feldeffekttransistoren
Zusammenfassung
Ähnlich wie bei den Sperrschichtfeldeffekttransistoren unterscheidet man bei den MOSFET zwei Kennlinienbereiche.
Peter Baumann
5. Leistungs-MOS-Feldeffekttransistor
Zusammenfassung
In der Tabelle 5.1 ist eine Auswahl von SPICE-Modellparametern des N-Kanal-Anreicherungs-MOSFET IRF 150 aus der OrCAD-PSPICE-Version zusammengestellt.
Peter Baumann
6. Operationsverstärker
Zusammenfassung
Der Operationsverstärker ist ein mehrstufiger, gleichspannungsgekoppelter, integrierter Breitbandverstärker mit dem nichtinvertierenden P-Eingang, dem invertierenden N-Eingang und dem Ausgang A, siehe Bild 6.1. Die Differenzspannung U D wird bei offenem Ausgang mit der Leerlaufspannungsverstärkung v D0 verstärkt.
Peter Baumann
7. Optokoppler
Zusammenfassung
Das Bild 7.1 zeigt die Prinzipschaltung des zu untersuchenden Optokopplers vom Typ A4N 25 mit den Komponenten:
  • GaAs-IR-Sendediode als LED
  • Si-npn-Fototransistor als Empfänger
  • Gemeinsames Gehäuse, galvanische Trennung
Peter Baumann
Backmatter
Metadaten
Titel
Parameterextraktion bei Halbleiterbauelementen
verfasst von
Peter Baumann
Copyright-Jahr
2012
Verlag
Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN
978-3-8348-2495-0
Print ISBN
978-3-8348-2494-3
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-8348-2495-0

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    Bildnachweise