 |
ترانزیستور دوقطبی
این مدل نحوه راه اندازی یک شبیه سازی ترانزیستور دوقطبی ساده npn را نشان می دهد. برای این مدل خاص، مشخصه های ولتاژ جریان در پیکربندی امیتر مشترک استاتیک محاسبه شده و بهره جریان امیتر مشترک تعیین می شود.
معرفی
اختراع ترانزیستور دوقطبی در آزمایشگاه های بل در اواخر دهه 1940 مسلماً مهم ترین پیشرفت فناوری قرن بیستم بود. ترانزیستورهای دوقطبی اولین مدارهای مجتمع بودند و در نتیجه تاثیر زیادی بر دنیای مدرن داشته اند. اگرچه ترانزیستورهای دوقطبی تا حد زیادی با دستگاه‌های اثر میدانی در مدارهای مجتمع مدرن جایگزین شده‌اند، اما همچنان مهم هستند، به ویژه در کاربردهای فرکانس بالا.
ترانزیستور دوقطبی اساساً یک دستگاه سه ترمینالی است که مقاومت آن بین دو ترمینال توسط ترمینال سوم کنترل می شود. در این مثال، ما می‌خواهیم ویژگی‌های استاتیک یک ترانزیستور دوقطبی npn را در حالت امیتر مشترک نشان دهیم – یعنی زمانی که ولتاژ پایه و کلکتور نسبت به امیتر زمینی اندازه‌گیری می‌شود. شکل 1 پیکربندی بایاس ترانزیستور npn را در این پیکربندی نشان می دهد.
شکل 1: یک ترانزیستور npn در پیکربندی امیتر مشترک.
در حالت امیتر مشترک، ترمینال پایه ترانزیستور به عنوان ورودی عمل می کند، کلکتور خروجی است، و امیتر برای هر دو مشترک است (در مورد ما به زمین متصل است). ترانزیستورهای Npn در پیکربندی امیتر مشترک خروجی معکوس می دهند و می توانند بهره بالایی داشته باشند که تابعی قوی از جریان پایه است.
مدل ارائه شده در اینجا نشان می دهد که چگونه می توان مشخصات دقیق ترانزیستور دوقطبی را در پیکربندی امیتر مشترک انجام داد.
تعریف مدل
ساختار نیمی از سطح مقطع یک ترانزیستور دوقطبی npn ساده شده است. شکل 2 را ببینید . این مدل از ابعاد زیر استفاده می کند: طول تماس امیتر 1.2/2 میکرومتر ، طول تماس پایه 0.3 میکرومتر که از تماس امیتر با 0.35 میکرومتر جدا شده است ، و طول تماس جمع کننده 2.5/2 میکرومتر . عمق کل ترانزیستور 1 میکرومتر با عرض 2.5/2 میکرومتر است . مشخصات دوپینگ مدل شده در شکل 2 نشان داده شده است . همانطور که در پروفیل مورد استفاده در ترانزیستورهای دوقطبی سیلیکونی معمول است، از چهار ناحیه (n+، p، n و n+) تشکیل شده است که در جزئیات شرح داده شده است.دستورالعمل مدلسازی .
.
شکل 2: بالا: سطح مقطع ترانزیستور مدل شده. نواحی دوپ شده متفاوت برچسب گذاری می شوند. خط قرمز محور تقارن مورد استفاده برای ساده سازی هندسه مدل را نشان می دهد. پایین: نمودار خطی که در امتداد محور تقارن گرفته شده است و غلظت دوپینگ را نشان می دهد. نواحی برچسب‌گذاری شده (n+، n، p) با سطح مقطع هندسی مطابقت دارند.
این مدل از چندین مطالعه برای توصیف پاسخ DC خروجی جریان ترانزیستور دوقطبی تحت هر دو پیکربندی ولتاژ و جریان استفاده می کند. یک مرحله مطالعه اولیه سازی نیمه هادی نیز استفاده می شود، که به طور خودکار مش پیش فرض را در جایی که گرادیان پروفایل دوپینگ نیمه هادی زیاد است، اصلاح می کند. سپس مش تصفیه شده در بقیه توالی مدلسازی استفاده می شود.
ابتدا، یک مطالعه ولتاژ پایه را با یک ولتاژ کلکتور ثابت جارو می کند. این اجازه می دهد تا جریان در هر سه پایانه به عنوان تابعی از V BE رسم شود و نشان می دهد که شبیه سازی جریان را حفظ می کند. این مطالعه همچنین برای ایجاد نمودار Gummel استفاده می شود که جریان در کنتاکت های کلکتور و پایه را به عنوان تابعی از ولتاژ پایه نشان می دهد. سپس از همان داده ها برای محاسبه بهره جریان استفاده می شود، که به عنوان نسبت جریان کلکتور و پایه (I C / I E ) به عنوان تابعی از جریان کلکتور تعریف می شود. منحنی بهره جریان یک مشخصه مهم برای برنامه های تنظیم جریان و کنترل توان است، زیرا برای محاسبه خروجی کلکتور مورد انتظار برای ورودی پایه معین استفاده می شود.
مطالعات باقی مانده برای محاسبه جریان کلکتور به عنوان تابعی از ولتاژ کلکتور برای دو مقدار مختلف برای جریان پایه استفاده می شود. این با استفاده از دو مطالعه که ولتاژ کلکتور را جارو می کند، به دست می آید، یکی با جریان پایه ثابت I B = 2 μ A و دیگری با جریان پایه ثابت I B = 10 μ .الف. این شبیه‌سازی‌ها جریان رانده می‌شوند، زیرا با اعمال جریان پایه تنظیم شده انجام می‌شوند. هنگام حل مسائل ناشی از جریان در COMSOL، اغلب لازم است یک شرایط اولیه ارائه شود که از یک مطالعه مبتنی بر ولتاژ مناسب محاسبه شود. به منظور ایجاد شرایط اولیه مورد نیاز برای این مطالعات، یک مطالعه اولیه سازی مبتنی بر ولتاژ انجام می شود. این مطالعه مقداردهی اولیه، ولتاژ کلکتور را روی 0 تنظیم می کند، که مقدار اولیه ای است که در مطالعات هدایت شده جریان دارد، و ولتاژ پایه را جارو می کند. محلولی که جریان های پایه نزدیک به 2 μA را تولید می کند ، سپس به عنوان شرایط اولیه برای جارو کردن ولتاژ کلکتور استفاده می شود.
نتایج و بحث
شکل 3 جریان را در هر ترمینال به عنوان تابعی از ولتاژ پایه-امیتر ( VBE ) برای یک ولتاژ ثابت کلکتور-امیتر ( V CE = 0.5 V) نشان می دهد. توجه داشته باشید که شکل جریان های ترمینال را با استفاده از قرارداد علامت نرم افزار نشان می دهد: جریان خروجی از مواد نیمه هادی مثبت و جریان داخلی منفی است. شکل همچنین نشان می دهد که جریان حفظ شده است. این را می توان به عنوان تفاوت بین جریان امیتر و کلکتور، که به صورت دایره های سرخابی نشان داده می شود، با جریان پایه که به رنگ سبز نشان داده شده است، مطابقت دارد. بنابراین جریان حفظ می شود، به عنوان
شکل 4 نمودار Gummel را برای ترانزیستور دوقطبی مدل شده نشان می دهد. نمودار Gummel بزرگی جریان کلکتور و پایه را نشان می دهد که در مقیاس لگاریتمی، تابعی از ولتاژ پایه است.
شکل 5 افزایش جریان را نشان می دهد که به صورت I C /I B تعریف می شود ، به عنوان تابعی از جریان کلکتور در ولتاژ پایه ثابت V BE = 0.5 V.
شکل 6 جریان کلکتور را به عنوان تابعی از ولتاژ کلکتور برای دو مقدار مختلف جریان پایه نشان می دهد. این شکل نشان می دهد که چگونه می توان از یک جریان پایه کوچک برای کنترل جریان کلکتور بزرگتر با تغییر مقاومت بین پایانه های امیتر و کلکتور استفاده کرد.
شکل 7 چگالی ولتاژ و جریان حامل را در سراسر دستگاه نشان می دهد. با V CE = 1.5 V دستگاه در رژیم رو به جلو فعال است. در این رژیم، اتصال امیتر-پایه بایاس رو به جلو و اتصال پایه-کلکتور بایاس معکوس است. الکترون ها از طریق اتصال بایاس رو به جلو از امیتر به پایه تزریق می شوند. سپس این الکترون ها در ناحیه پایه نوع p به عنوان حامل های اقلیت منتشر می شوند. آنهایی که به محل اتصال پایه-کلکتور بایاس معکوس می رسند توسط میدان الکتریکی اتصال به سمت ترمینال کلکتور کشیده می شوند. ضخامت ناحیه پایه باید به اندازه ای کوچک باشد که به الکترون ها اجازه انتشار با احتمال زیاد را بدهد. سوراخ ها می توانند به راحتی از پایه به مناطق امیتر از طریق اتصال امیتر-پایه بایاس رو به جلو حرکت کنند، اما نمی توانند از اتصال پایه-کلکتور بایاس معکوس عبور کنند.
شکل 3: جریان های ترمینال به عنوان تابعی از ولتاژ پایه-امیتر (V BE ) برای یک ولتاژ ثابت کلکتور-امیتر (V CE = 0.5 V).
شکل 4: نمودار Gummel که بزرگی کلکتور و جریان پایه را به عنوان تابعی از ولتاژ پایه نشان می دهد.
شکل 5: بهره جریان به عنوان تابعی از جریان کلکتور برای ولتاژ پایه ثابت V BE = 0.5 ولت.
شکل 6: نمودار جریان کلکتور در مقابل ولتاژ کلکتور برای I B = 2 μ A و I B = 10 μ A. توجه داشته باشید که تغییر جریان پایه مقاومت بین امیتر و کلکتور را کنترل می کند.
شکل 7: ولتاژ و چگالی جریان برای I B = 2 μ A و V CE = 1.5 V. رنگ ولتاژ و فلش ها چگالی جریان الکترون ها (سیاه) و حفره ها (سفید) را نشان می دهد. توجه داشته باشید که جریان حفره از پایه به امیتر جریان می‌یابد و به ناحیه n-دوپ پایین‌تر وارد نمی‌شود، در حالی که جریان الکترونی بین کلکتور و امیتر جریان دارد. این الگوی فعلی به دلیل دو اتصال pn است که دستگاه را تشکیل می دهد. میدان الکتریکی در اطراف اتصالات بزرگترین است، همانطور که می توان با تغییر سریع ولتاژ بین نواحی با دوپ متفاوت مشاهده کرد.
مسیر کتابخانه برنامه: Semiconductor_Module/Transistors/bipolar_transistor
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard روی  2D کلیک کنید . |
2 | در درخت انتخاب فیزیک ، Semiconductor>Semiconductor (نیمه) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، مطالعات پیش‌فرض برای واسط‌های فیزیک انتخاب شده > راه‌اندازی نیمه هادی را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل bipolar_transistor_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
هندسه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Geometry 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات هندسه ، بخش Units را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد طول ، میکرومتر را انتخاب کنید . |
مستطیل 1 (r1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، w_BJT/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، d_BJT را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y ، -d_BJT را تایپ کنید . |
تماس اهمی امیتر را تعریف کنید.
نقطه 1 (pt1)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی  نقطه کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Point ، بخش Point را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن x ، w_cE را تایپ کنید . |
تماس پایه اهمی را تعریف کنید.
نقطه 2 (pt2)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی  نقطه کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Point ، بخش Point را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن x ، w_BJT/2-w_cB را تایپ کنید . |
4 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
خواص مواد نیمه هادی را برای سیلیکون بارگذاری کنید.
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Semiconductors>Si – Silicon را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
نیمه هادی (نیمه)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Semiconductor (Semi) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات نیمه هادی ، قسمت ضخامت را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن d ، l_BJT را تایپ کنید . |
مواد نیمه هادی مدل 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Semiconductor (Semi) روی Semiconductor Material Model 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مدل مواد نیمه هادی ، بخش ورودی مدل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن T ، T0 را تایپ کنید . |
پروفایل های دوپینگ را اضافه کنید. ابتدا دوپینگ پس زمینه لایه اپیتاکسیال.
مدل تحلیلی دوپینگ 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Analytic Doping Model را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مدل تحلیلی دوپینگ ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Impurity را پیدا کنید . از لیست نوع ناخالصی ، دوپینگ اهداکننده (نوع n) را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی N D 0 ، N_epi را تایپ کنید . |
دوپینگ تحلیلی مدل 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Analytic Doping Model را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مدل تحلیلی دوپینگ ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | بخش توزیع را پیدا کنید . از لیست، جعبه را انتخاب کنید . |
5 | بخش Uniform Region را پیدا کنید . بردار r 0 را به عنوان مشخص کنید |
0 [یک] | ایکس |
-d_E | Y |
6 | در قسمت متن W ، w_BJT/2 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن D ، d_E را تایپ کنید . |
8 | قسمت Impurity را پیدا کنید . در قسمت متنی N A 0 ، N_B+N_epi را تایپ کنید . |
9 | قسمت پروفایل را پیدا کنید . در قسمت متن d j ، d_E را تایپ کنید . |
10 | از لیست N b ، غلظت اهداکننده (semi/adm1) را انتخاب کنید . |
مدل تحلیلی دوپینگ 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Analytic Doping Model را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مدل تحلیلی دوپینگ ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | بخش توزیع را پیدا کنید . از لیست، جعبه را انتخاب کنید . |
5 | بخش Uniform Region را پیدا کنید . در قسمت متن W ، w_E/2-d_E را تایپ کنید . |
6 | قسمت Impurity را پیدا کنید . از لیست نوع ناخالصی ، دوپینگ اهداکننده (نوع n) را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متنی N D 0 ، N_E+N_B را تایپ کنید . |
8 | قسمت پروفایل را پیدا کنید . در قسمت متن d j ، d_E را تایپ کنید . |
9 | در قسمت متن N b ، N_B را تایپ کنید . |
مدل تحلیلی دوپینگ 4
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Analytic Doping Model را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مدل تحلیلی دوپینگ ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | بخش توزیع را پیدا کنید . از لیست، جعبه را انتخاب کنید . |
5 | بخش Uniform Region را پیدا کنید . بردار r 0 را به عنوان مشخص کنید |
0 [یک] | ایکس |
-d_BJT-d_C | Y |
6 | در قسمت متن W ، w_BJT/2 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن D ، d_C را تایپ کنید . |
8 | قسمت Impurity را پیدا کنید . از لیست نوع ناخالصی ، دوپینگ اهداکننده (نوع n) را انتخاب کنید . |
9 | در قسمت متنی N D 0 ، N_C را تایپ کنید . |
10 | قسمت پروفایل را پیدا کنید . در قسمت متن d j ، 1.3*d_C را تایپ کنید . |
11 | از لیست N b ، غلظت اهداکننده (semi/adm1) را انتخاب کنید . |
نوترکیبی به کمک تله 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Trap-Assisted Recombination را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Recombination با کمک تله ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
ولتاژ امیتر
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Metal Contact را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 3 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تماس فلزی ، قسمت ترمینال را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن V 0 ، V_E را تایپ کنید . |
5 | در قسمت نوشتار Label ، Emitter Voltage را تایپ کنید . |
ولتاژ پایه
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Metal Contact را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 5 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تماس فلزی ، قسمت ترمینال را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن V 0 ، V_B را تایپ کنید . |
5 | در قسمت نوشتار Label ، Base Voltage را تایپ کنید . |
ولتاژ کلکتور
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Metal Contact را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تماس فلزی ، قسمت ترمینال را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن V 0 ، V_C را تایپ کنید . |
5 | در قسمت نوشتار Label ، Collector Voltage را تایپ کنید . |
یک شرط مرزی اضافی اضافه کنید که جریان تماس پایه را مشخص می کند. بسته به الزامات هر مطالعه، ولتاژ یا شرایط مرزی فعلی غیرفعال خواهد شد.
جریان پایه
1 | در پنجره Model Builder ، روی Base Voltage کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تماس فلزی ، Base Current را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت ترمینال را پیدا کنید . از لیست نوع ترمینال ، فعلی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت نوشتاری I 0 ، I_B را تایپ کنید . |
یک مش مناسب با استفاده از مطالعه اولیه سازی نیمه هادی ایجاد کنید . این مطالعه به طور خودکار مش را در اطراف گرادیان غلظت ناخالصی پالایش می کند که منجر به ایجاد یک مش ریز در نواحی اتصالات pn می شود.
ابتدا اندازه عنصر مش پیش فرض را روی Course قرار دهید سپس مش اولیه ایجاد شده توسط توالی القا شده فیزیک را مشاهده کنید. این دنباله شبکه ای ایجاد می کند که در نزدیکی مرزهای تماس فلزی ظریف تر است.
مش 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مش ، قسمت Physics-Controlled Mesh را پیدا کنید . |
3 | از لیست اندازه عنصر ، درشت را انتخاب کنید . |
4 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
مش القا شده فیزیک پیش فرض به شکل زیر خواهد بود:
اکنون مش تصفیه شده را تولید کنید که به طور خودکار توسط مطالعه Initialization Semiconductor ایجاد می شود.
مطالعه پالایش مش
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Mesh Refinement Study را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
4 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
مش تصفیه شده را مشاهده کنید.
سطح 1 مش اقتباس شده 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Meshes را گسترش دهید . |
2 | روی Component 1 (comp1)>Meshes>Level 1 Adapted Mesh 1 کلیک راست کرده و Build All را انتخاب کنید . |
مش تصفیه شده باید به شکل زیر باشد:
برای انجام یک جارو کردن ولتاژ پایه، یک Study Stationary اضافه کنید.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
V_B SWEEP، V_C=0.5 V، V_E=0 V
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، V_B Sweep، V_C=0.5 V، V_E=0 V را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
قبل از محاسبه راه حل کامل، راه حل اولیه را به منظور ترسیم نمایه دوپینگ دریافت کنید تا مطمئن شوید که با آنچه می خواهید شبیه سازی کنید مطابقت دارد.
3 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
4 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی دریافت مقدار اولیه کلیک کنید . |
نتایج
گروه طرح 1 بعدی 1
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، V_B Sweep، V_C=0.5 V، V_E=0 V/Solution 5 (sol5) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب زمان ، First را انتخاب کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی 1D Plot Group 1 کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
مرز مرکزی را انتخاب کنید و لگاریتم قدر مطلق غلظت ناخالص علامت‌دار را رسم کنید.
2 | فقط مرز 1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن Expression ، log10(abs((semi.Nd-semi.Na)/1[1/cm^3])) را تایپ کنید . |
5 | چک باکس Description را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، log10(abs(Ndoping)) را تایپ کنید . |
نمایه دوپینگ را در امتداد -y ترسیم کنید تا نمایه از مرکز امیتر تا جمع کننده نمایش داده شود.
6 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست پارامتر ، طول قوس معکوس را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار 1D Plot Group 1 ، روی  Plot کلیک کنید . |
مرکز مشخصات دوپینگ
1 | در پنجره Model Builder ، روی 1D Plot Group 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . |
5 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت نوشتاری برچسب محور x ، Reversed arc length (um) را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن برچسب محور y ، log10(abs(Ndoping (1/cm^3))) را تایپ کنید . |
8 | در قسمت نوشتار برچسب ، Doping Profile Center را تایپ کنید . |
9 | در نوار ابزار Doping Profile Center ، روی  Plot کلیک کنید . |
Sweep را برای مطالعه ولتاژ پایه کامل (V_B) تعریف کنید.
V_B SWEEP، V_C=0.5 V، V_E=0 V
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، در زیر V_B Sweep، V_C=0.5 V، V_E=0 V روی Step 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)> Semiconductor (Semi)> Base Current را انتخاب کنید . |
5 |  روی Disable کلیک کنید . |
6 | برای گسترش بخش Study Extensions کلیک کنید . کادر بررسی جارو کمکی را انتخاب کنید . |
7 |  روی افزودن کلیک کنید . |
8 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
V_B (ولتاژ اعمال شده: پایه) | محدوده (0,0.025,1.1) | V |
تحمل نسبی را کاهش دهید تا اطمینان حاصل شود که جریان های بسیار کوچک به طور دقیق محاسبه می شوند.
تنظیمات حل کننده
در پنجره Model Builder ، گره V_B Sweep، V_C=0.5 V، V_E=0 V>Solver Configurations را گسترش دهید .
راه حل 5 (sol5)
1 | در پنجره Model Builder ، گره V_B Sweep، V_C=0.5 V، V_E=0 V>Solver Configurations>Solution 5 (sol5) را گسترش دهید ، سپس روی Stationary Solver 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حل ثابت ، بخش عمومی را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی Relative tolerance ، 1.0E-10 را تایپ کنید . |
مرحله 1: ثابت
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید .
روی محاسبه کلیک کنید .نتایج
مرکز مشخصات دوپینگ
جریان را در هر پایانه به عنوان تابعی از ولتاژ پایه (V_B) رسم کنید. توجه داشته باشید که جریان هایی که از کنتاکت به نیمه هادی می ریزند دارای علامت مثبت و جریان هایی که از نیمه هادی به یک کنتاکت می ریزند دارای علامت منفی هستند.
گروه طرح 1 بعدی 2
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، V_B Sweep، V_C=0.5 V، V_E=0 V/Solution 5 (sol5) را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | روی 1D Plot Group 2 کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Semiconductor>Terminals>Semi.I0_1 – Terminal current – A را انتخاب کنید . |
3 | روی Add Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Semiconductor>Terminals>Semi.I0_2 – Terminal current – A را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Semiconductor>Terminals>Semi.I0_3 – Terminal current – A را انتخاب کنید . |
5 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
نیمه.I0_1 | mA | I_E |
نیمه.I0_2 | mA | I_B |
نیمه.I0_3 | mA | مدار مجتمع |
6 | در نوار ابزار 1D Plot Group 2 ، روی  Plot کلیک کنید . |
جریان حفظ شده است. برای مشاهده این، نمودار I_B=-(I_E+I_C) را به نمودار اضافه کنید، که به دلیل قرارداد علامت نرم افزار، با جریان امیتر برابر است با مجموع جریان های پایه و کلکتور.
جهانی 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی 1D Plot Group 2 کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
-(نیمه.I0_1+نیمه.I0_3) | mA | I_B calc |
4 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست Line ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
5 | از لیست Color ، Magenta را انتخاب کنید . |
6 | زیربخش نشانگرهای خط را پیدا کنید . از لیست نشانگر ، دایره را انتخاب کنید . |
7 | از لیست موقعیت یابی ، Interpolated را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت متن شماره ، 30 را تایپ کنید . |
I_E، I_B و I_C به عنوان تابعی از V_BE
1 | در پنجره Model Builder ، روی 1D Plot Group 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، بخش عنوان را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . |
5 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن برچسب محور x ، V_BE (V) را تایپ کنید . |
7 | در قسمت نوشتاری برچسب محور y ، I (mA) را تایپ کنید . |
8 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت چپ را انتخاب کنید . |
9 | در نوار ابزار 1D Plot Group 2 ، روی  Plot کلیک کنید . |
10 | در قسمت نوشتار Label ، I_E، I_B و I_C را به عنوان تابعی از V_BE تایپ کنید . |
جریان کلکتور و پایه را به عنوان تابعی از ولتاژ پایه-امیتر رسم کنید. این نوع طرح به عنوان طرح Gummel شناخته می شود و در شخصیت پردازی دستگاه مفید است.
گروه طرح 1 بعدی 3
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، V_B Sweep، V_C=0.5 V، V_E=0 V/Solution 5 (sol5) را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | روی 1D Plot Group 3 کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
abs(semi.I0_3) | آ | جریان جمع آوری، I_C |
abs(semi.I0_2) | آ | جریان پایه، I_B |
Gummel Plot، I_C و I_B به عنوان تابعی از V_BE
1 | در پنجره Model Builder ، روی 1D Plot Group 3 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، قسمت Legend را پیدا کنید . |
3 | از لیست موقعیت ، سمت چپ بالا را انتخاب کنید . |
4 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن عنوان ، Gummel Plot را تایپ کنید . |
6 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
7 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مربوطه، Base Voltage (V) را تایپ کنید . |
8 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Current (A) را تایپ کنید . |
9 |  روی دکمه y-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
محدوده داده را محدود کنید تا مقادیر بسیار کوچک جریان را حذف کنید.
10 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست انتخاب پارامتر (V_B) ، دستی را انتخاب کنید . |
11 | در قسمت متنی شاخص های پارامتر (1-45) ، range(17,1,45) را تایپ کنید . |
12 | در نوار ابزار 1D Plot Group 3 ، روی  Plot کلیک کنید . |
13 | در قسمت نوشتار Label ، Gummel Plot، I_C و I_B را به عنوان تابعی از V_BE تایپ کنید . |
یک کمیت مشخصه مفید دیگر منحنی افزایش جریان DC است که نسبت کلکتور به جریان پایه (I_C/I_B) به عنوان تابعی از جریان کلکتور است.
گروه طرح 1 بعدی 4
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، V_B Sweep، V_C=0.5 V، V_E=0 V/Solution 5 (sol5) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Axis را پیدا کنید . کادر بررسی مقیاس گزارش محور x را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | روی 1D Plot Group 4 کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
abs(semi.I0_3/semi.I0_2) | 1 | سود (I_C/I_B) |
4 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Expression ، semi.I0_3 را تایپ کنید . |
سود فعلی
1 | در پنجره Model Builder ، روی 1D Plot Group 4 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
3 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Collector current (A) را تایپ کنید . |
4 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Current Gain را تایپ کنید . |
محدوده داده را محدود کنید تا مقادیر بسیار کوچک جریان را حذف کنید.
5 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست انتخاب پارامتر (V_B) ، دستی را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متنی شاخص های پارامتر (1-45) ، range(17,1,45) را تایپ کنید . |
7 | در نوار ابزار 1D Plot Group 4 ، روی  Plot کلیک کنید . |
8 | در قسمت Label text Current Gain را تایپ کنید . |
جریان کلکتور به عنوان تابعی از ولتاژ کلکتور را می توان با اعمال جریان پایه کنترل کرد. به این ترتیب، مشخصات خروجی دستگاه را می توان با جریان ورودی مثلاً از یک مدار حسگر کنترل کرد. این اثر را می توان با رسم جریان کلکتور به عنوان تابعی از ولتاژ کلکتور برای دو مقدار مختلف جریان پایه مشاهده کرد.
از آنجایی که مطالعات مورد نیاز جریان رانده می‌شوند، برای ایجاد شرایط اولیه مناسب، ابتدا یک مطالعه اولیه‌سازی مبتنی بر ولتاژ انجام شود. مطالعه اولیه ولتاژ پایه را با کلکتور و ولتاژ امیتر هر دو روی 0 ولت تنظیم می کند. جاروهای بعدی ولتاژ کلکتور در مطالعات هدایت شده جریان از V_C = 0 V شروع می شود. یک راه حل مناسب از مطالعه اولیه، که در آن جریان پایه از مطالعه مبتنی بر ولتاژ نزدیک به جریان پایه اولیه انتخاب شده برای مطالعه جریان محور است، سپس می توان آن را انتخاب کرد.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه اولیه
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 3 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Initialization Study را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Initialization Study روی Step 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)> Semiconductor (Semi)> Base Current را انتخاب کنید . |
5 |  روی Disable کلیک کنید . |
6 | قسمت Study Extensions را پیدا کنید . کادر بررسی جارو کمکی را انتخاب کنید . |
7 | از لیست نوع Sweep ، همه ترکیبات را انتخاب کنید . |
8 |  روی افزودن کلیک کنید . |
9 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
V_C (ولتاژ اعمالی: کلکتور) | 0 | V |
10 |  روی افزودن کلیک کنید . |
11 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
V_B (ولتاژ اعمال شده: پایه) | محدوده (0،0.1،0.7) محدوده (0.72،0.02،0.9) | V |
12 | از راه حل استفاده مجدد از لیست مرحله قبلی ، Auto را انتخاب کنید . |
13 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
برای بررسی جریان پایه به عنوان تابعی از ولتاژ پایه می توان از یک ارزیابی جهانی برای جدول بندی نتایج حاصل از مطالعه اولیه استفاده کرد.
نتایج
ارزیابی جهانی 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی ارزیابی  جهانی کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، Initialization Study/Solution 6 (sol6) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Expressions را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
نیمه.I0_2 | آ | جریان ترمینال |
5 |  روی ارزیابی کلیک کنید . |
جدول
1 | به پنجره Table بروید . |
اولین جاروی جریان ولتاژ کلکتور از جریان پایه 2 uA استفاده می کند. جدول نشان می دهد که ولتاژ پایه 0.8 ولت منجر به جریانی نزدیک به 2 uA می شود. بنابراین راه حل مربوطه را به عنوان شرط اولیه انتخاب کنید.
همچنین ولتاژ اولیه کنتاکت پایه را روی همان مقدار (0.8 ولت) قرار دهید.
نیمه هادی (نیمه)
جریان پایه
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Semiconductor (Semi) روی Base Current کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تماس فلزی ، قسمت ترمینال را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن V init ، 0.8[V] را تایپ کنید . |
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
V_C SWEEP، V_E=0 V، برای I_B=2[UA]
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 4 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، V_C Sweep، V_E=0 V، برای I_B=2[uA] در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، در زیر V_C Sweep، V_E=0 V، برای I_B=2[uA] روی مرحله 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، برای گسترش بخش Values of Dependent Variables کلیک کنید . |
3 | مقادیر اولیه متغیرهای حل شده برای زیربخش را بیابید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
4 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
5 | از لیست Study ، Initialization Study، Stationary را انتخاب کنید . |
6 | از لیست مقدار پارامتر (V_B (V), V_C (V)) 13 را انتخاب کنید : V_B=0.8 V، V_C=0 V . |
7 | قسمت Study Extensions را پیدا کنید . کادر بررسی جارو کمکی را انتخاب کنید . |
8 | از لیست نوع Sweep ، همه ترکیبات را انتخاب کنید . |
9 |  روی افزودن کلیک کنید . |
10 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
I_B (جریان اعمال شده به داخل: پایه) | 2 [uA] | آ |
11 |  روی افزودن کلیک کنید . |
12 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
V_C (ولتاژ اعمالی: کلکتور) | محدوده (0،0.05،0.2) محدوده (0.3،0.1،1.5) | V |
13 | از لیست Run continuation for ، بدون پارامتر را انتخاب کنید . |
14 | از راه حل استفاده مجدد از لیست مرحله قبلی ، بله را انتخاب کنید . |
15 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
برای بررسی اثری که جریان پایه بزرگتر بر پاسخ جریان کلکتور به ولتاژ کلکتور می گذارد، مطالعه مشابهی با جریان پایه 10 uA انجام خواهد شد.
مطالعه مانند مورد قبلی است، اما جریان پایه (I_B) به جای 2 uA روی مقدار 10 uA تنظیم شده است.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
V_C SWEEP، V_E=0 V، برای I_B=10[UA]
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 5 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، V_C Sweep، V_E=0 V، برای I_B=10[uA] در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، در زیر V_C Sweep، V_E=0 V، برای I_B=10[uA] روی مرحله 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، قسمت Values of Dependent Variables را پیدا کنید . |
3 | مقادیر اولیه متغیرهای حل شده برای زیربخش را بیابید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
4 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
5 | از لیست Study ، Initialization Study، Stationary را انتخاب کنید . |
6 | از لیست مقدار پارامتر (V_B (V), V_C (V)) 15 را انتخاب کنید: V_B=0.84 V، V_C=0 V . |
7 | قسمت Study Extensions را پیدا کنید . کادر بررسی جارو کمکی را انتخاب کنید . |
8 | از لیست نوع Sweep ، همه ترکیبات را انتخاب کنید . |
9 |  روی افزودن کلیک کنید . |
10 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
I_B (جریان اعمال شده به داخل: پایه) | 10[uA] | آ |
11 |  روی افزودن کلیک کنید . |
12 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
V_C (ولتاژ اعمالی: کلکتور) | محدوده (0،0.05،0.4) محدوده (0.5،0.1،1.5) | V |
13 | از لیست Run continuation for ، بدون پارامتر را انتخاب کنید . |
14 | از راه حل استفاده مجدد از لیست مرحله قبلی ، بله را انتخاب کنید . |
مجدداً ولتاژ اولیه برای کنتاکت پایه را روی همان مقدار شرط اولیه انتخاب شده (0.84 ولت) قرار دهید.
نیمه هادی (نیمه)
جریان پایه
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Semiconductor (Semi) روی Base Current کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تماس فلزی ، قسمت ترمینال را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن V init ، 0.84[V] را تایپ کنید . |
V_C SWEEP، V_E=0 V، برای I_B=10[UA]
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید .
روی محاسبه کلیک کنید .رسم هر دو منحنی در یک نمودار امکان مقایسه مستقیم را فراهم می کند.
نتایج
ویژگی های خروجی ساطع کننده مشترک
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | روی 1D Plot Group 5 کلیک راست کرده و Rename را انتخاب کنید . |
3 | در کادر محاوره‌ای Rename 1D Plot Group ، Common-emitter output features را در قسمت متن برچسب جدید تایپ کنید . |
4 | روی OK کلیک کنید . |
جهانی 1
1 | روی Common-emitter output features کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، V_C Sweep، V_E=0 V را برای I_B=2[uA]/Solution 7 (sol7) انتخاب کنید . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
abs(semi.I0_3) | uA | جریان جمع آوری I_B=2uA |
5 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
6 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
I_B=2 uA |
جهانی 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Common-emitter output features کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از فهرست مجموعه داده ، V_C Sweep، V_E=0 V را برای I_B=10[uA]/Solution 8 (sol8) انتخاب کنید . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
abs(semi.I0_3) | uA | جریان جمع آوری I_B=10 uA |
5 | قسمت Legends را پیدا کنید . از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
6 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
I_B=10 uA |
ویژگی های خروجی ساطع کننده مشترک
1 | در پنجره Model Builder ، روی Common-emitter output features کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، بخش عنوان را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنوان ، Collector Current را به عنوان تابعی از Collector Voltage تایپ کنید . |
5 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
6 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مربوطه، Collector Voltage (V) را تایپ کنید . |
7 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Collector Current (uA) را تایپ کنید . |
8 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت راست میانی را انتخاب کنید . |
9 | در نوار ابزار مشخصات خروجی مشترک ، روی  Plot کلیک کنید . |
در نهایت، چگالی جریان برای هر نوع حامل را می توان با استفاده از یک نمودار فلش 2 بعدی تجسم کرد.
ولتاژ و چگالی جریان
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 2D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دوبعدی ، Voltage & Current Density را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، V_C Sweep، V_E=0 V را برای I_B=2[uA]/Solution 7 (sol7) انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | روی Voltage & Current Density کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، V را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش کیفیت کلیک کنید . از لیست Resolution ، بدون پالایش را انتخاب کنید . |
5 | از لیست صاف کردن ، همه جا را انتخاب کنید . |
6 | در نوار ابزار Voltage & Current Density ، روی  Plot کلیک کنید . |
سطح پیکان 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Voltage & Current Density کلیک راست کرده و Arrow Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Arrow Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Semiconductor>Currents and charge>Electron current>semi.JnX,semi.JnY – Electron current density را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از فهرست طول پیکان ، Logarithmic را انتخاب کنید . |
4 | از لیست رنگ ، سیاه را انتخاب کنید . |
سطح پیکان 2
1 | روی Arrow Surface 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Arrow Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن X جزء ، semi.JpX را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متنی جزء Y ، semi.JpY را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، سفید را انتخاب کنید . |
ولتاژ و چگالی جریان
1 | در پنجره Model Builder ، روی Voltage & Current Density کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دوبعدی ، برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنوان ، Voltage and Current Density را تایپ کنید . |
5 | در نوار ابزار Voltage & Current Density ، روی  Plot کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
برای بررسی عملکرد ترانزیستور دوقطبی می توان مقدار V_C را که برای آن گروه نمودار نهایی ترسیم شده است تغییر داد. برای انجام این کار، بر روی Voltage and Current Density در Model Builder کلیک کنید، قسمت Data را در پانل گروه نمودار دوبعدی پیدا کنید و مقدار مقدار پارامتر (V_C) را تغییر دهید .
در V_C = 0 V جریان الکترون و حفره به طور هماهنگ از تماس پایه به هر دو کنتاکت کلکتور و امیتر جریان می یابد. این مورد انتظار است، زیرا دستگاه توسط یک جریان پایه هدایت می شود. جریان خالص کلکتور بسیار کم است زیرا جریان الکترون و حفره تقریباً متعادل هستند.
در V_C = 1.5 V دستگاه در رژیم اشباع کار می کند. جریان حفره عمدتاً از پایه به امیتر و جریان الکترونی عمدتاً از کلکتور به امیتر جریان می یابد. این منجر به یک جریان خالص بزرگ در تماس جمع کننده می شود.
