Multisim仿真軟件中三極管模型參數(shù)的確定

盧敦陸

摘 要： Multisim仿真軟件元件庫中找不到特定型號(hào)三極管時(shí)，常常需要新建三極管模型并確定模型參數(shù)。從電流特性、輸出特性等七個(gè)方面分析了三極管G?P模型參數(shù)的物理意義，并且通過實(shí)例說明了通常情況下三極管模型參數(shù)的估算方法。對于模型參數(shù)的準(zhǔn)確性通過實(shí)驗(yàn)的方法加以驗(yàn)證，表明這種估算方法具有較好的仿真度和實(shí)用性。

關(guān)鍵詞： 三極管； G?P模型； 模型參數(shù)； 估算方法

中圖分類號(hào)： TN112?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）21?0120?04

Determination of transistor model parameters in Multisim simulation software

LU Dun?lu

（College of Mechanical and Electronic Engineering， Guangdong Vocational Institute of Science and Technology， Guangzhou 510640， China）

Abstract： If a specific transistor can not be found in the component library of Mulitisim simulation software， a new transistor model need to be established and its parameters should be determined. The physical meaning of the transistor G?P model parameters is elaborated in this paper in 7 aspects， such as current characteristics， output characteristics， etc. Furthermore， the estimation method of transistor model parameters is illustrated by an instance in normal situation. The accuracy of the model parameters was verified in the experiment. The experiment results indicate that the proposed method is of good simulation performance and practicality.

Keywords： transistor； G?P model； model parameter； estimation method

0 引 言

三極管是最常用的電子器件，Multisim是最常用的電子電路仿真軟件。Multisim仿真軟件中有三極管元件庫，但在實(shí)際工作中有些特定型號(hào)的三極管在庫中是沒有的，這就需要用戶根據(jù)相關(guān)資料（如晶體管手冊或廠家提供的數(shù)據(jù)）進(jìn)行創(chuàng)建。由于三極管仿真模型參數(shù)有42個(gè)之多，而晶體管手冊或廠家提供的數(shù)據(jù)是非常有限的，這就需要充分理解模型參數(shù)的含義，并根據(jù)仿真的需要來確定相關(guān)的主要參數(shù)。

1 二極管仿真模型參數(shù)

三極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，為了更好理解三極管的模型參數(shù)，先簡要介紹二極管模型參數(shù)。

二極管的仿真模型如圖1所示[1]，[RS]代表二極管的體電阻，電流源代表二極管PN結(jié)的伏安特性，[CD]代表二極管的結(jié)電容。

1.1 電流特性

對于理想二極管：

[ID=ISeqV′DKT-1≈ISeV′D26mv-1] （1）

式中：[IS]代表二極管的反向飽和電流；[q=]1.6×10?19 C（一個(gè)電子的電荷量）；[K=]1.38×10-23 J/K（玻爾茲曼常數(shù)），[T]為開氏溫度（在常溫下[T=]300 K）[2]。但考慮到PN結(jié)的空間電荷區(qū)的復(fù)合效應(yīng)，上面的公式修正為：

[ID=ISeqV′DnKT-1] （2）

式中：[n]為PN結(jié)的發(fā)射系數(shù)，大小為1～2，對于理想二極管[n=1。]

圖1 二級管的仿真模型

如果二極管工作電流不是很大，因[RS]的值較小，一般可忽略[RS]的影響，對于理想二極管[RS=0。]當(dāng)[ID]較大時(shí)，[RS]對電路的影響表現(xiàn)為：

[VD=VD+ID×RS] （3）

1.2 電容特性

[CD]代表二極管的結(jié)電容，它由PN結(jié)的勢壘電容[Cj]和擴(kuò)散電容[Cd]組成。其中：

[Cd=qnKTτDISeqV′DnKT=τDrD] （4）

式中：[rD]為PN結(jié)的動(dòng)態(tài)電阻；[τD]稱為PN結(jié)的渡越時(shí)間，即擴(kuò)散中過載少數(shù)載流子的平均壽命。

[CJ=CJ01-V′D?0-m，V′D

式中：[CJ0]稱為PN結(jié)零偏壓勢壘電容，對于理想二極管[CJ0=0；][m]稱為PN結(jié)梯度因子（對于突變結(jié)[m=0.5，]緩變結(jié)[m=]0.33）；[?0]為PN結(jié)自建電勢，它取決于PN的摻雜濃度，對于硅管一般為0.5～0.75 V；[FC]稱為正偏勢壘電容公式的系數(shù)，目的是對二極管正向大電壓下的勢壘電容進(jìn)行修正，[FC]的大小為0～1，一般取0.5。

1.3 溫度特性

[IS]受溫度的影響可用下面公式表示：

[IS（T）=IS0TT0XTIeqEG（T-T0）KTT0] （6）

式中：[IS0]表示常溫[T0=]300 K下的反向飽和電流；[IS（T）]表示工作溫度[T]下的反向飽和電流；[XTI]表示[IS]溫度指數(shù)，對于硅二極管，[XTI=3；][EG]表示禁帶寬度，對于硅材料，[EG=]1.1 eV。

1.4 噪聲特性

二極管的噪聲包含體電阻[RS]的熱噪聲及PN的散彈噪聲和閃爍噪聲，PN的散彈噪聲和閃爍噪聲電流的公式是：

[inD=2qID+KfIαDf] （7）

式中：[Kf]為閃爍噪聲系數(shù)，對于硅二極管[Kf] 的典型值是10-6 A，對于理想二極管[Kf=0；][α]為閃爍噪聲指數(shù)，一般情況下[α=1。]

1.5 擊穿特性

二極管加反向電壓到一定幅度，就會(huì)產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象；出現(xiàn)反向電流的拐點(diǎn)，稱之為反向擊穿電壓[VB]和擊穿電流[IBV。]

2 三極管模型參數(shù)

Multisim仿真軟件對雙結(jié)型晶體管（BJT）采用Gummel?Poon模型，簡稱G?P模型[3]，如圖2所示。

圖2 三極管G?P仿真模型

圖中，[RC，][RE，][RBB]代表三極管的三個(gè)極的體電阻；[D1，][D2]為兩個(gè)二極管模擬三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)；[D3，][D4]是為了模擬小電流時(shí)三極管電流放大倍數(shù)[β]下降而增設(shè)的。

需要特別說明的是由于三極管包含兩個(gè)PN結(jié)，將集電極C和發(fā)射極E倒置使用的時(shí)候也是一個(gè)三極管（由于三極管的特殊結(jié)構(gòu)，C極和E極不對稱，此時(shí)電流放大倍數(shù)很小，稱為反向三極管），所以三極管模型參數(shù)中包含正向參數(shù)和反向參數(shù)。

2.1 電流特性（3個(gè)參數(shù)）

三極管電流特性可以用公式（8）表示：

[ICC=ISeqVBENFKT-1，IEC=ISeqVBCNRKT-1] （8）

式中：包含[IS，][NF]和[NR]三個(gè)參數(shù)，分別稱為三極管傳輸飽和電流、正向電流發(fā)射系數(shù)和反向電流發(fā)射系數(shù)。需要特別注意的是[IS]不能為0，對于理想三極管而言，[NF=NR=1。]

2.2 電流放大倍數(shù)（8個(gè)參數(shù)）

包含的參數(shù)有正向電流放大倍數(shù)[βF]和反向電流放大倍數(shù)[βR，]由于[βF]和[βR]的大小受工作電流的影響，當(dāng)電流太小和太大時(shí)，[βF]和[βR]都會(huì)下降，如圖3所示。

圖3 [βF]值隨[IC]電流的變化

為了模擬小電流[β]下降的情況在仿真模型中加入了三極管D3，D4。D3引入了[ISE]和[NE，]稱為發(fā)射結(jié)漏電流和漏電系數(shù)，D4引入了[ISC]和[NC，]稱為集電結(jié)漏電流和漏電系數(shù)。對于理想三極管[ISE]和[ISC]都等于0，[NE，][NC]的缺省值分別為2和1.5。

為了模擬大電流[β]下降的情況，三極管模型參數(shù)中引入了[IKF]和[IKR，]稱為[βF]和[βR]的大電流降落拐點(diǎn)電流。對于理想三極管，[IKF]和[IKR]為無窮大，實(shí)際取1030 A。

2.3 溫度特性（4個(gè)參數(shù)）

參數(shù)[T、][XTI、][Eg]對[IS]的影響見公式（6），另溫度對[β]的影響是：

[β（T）=β（To）（TTo）XTB] （9）

式中：[XTB]稱為[β]的溫度指數(shù)，對于理想三極管[XTB=0。]

2.4 電容特性（11個(gè)參數(shù)）

模型中有三個(gè)電容，分別為發(fā)射結(jié)電容、集電結(jié)電容和襯底電容，其參數(shù)分別為[CJE，][VJE，][MJE；][CJC，][VJC，][MJC；][CJS，][VJS，][MJS；]以及[FC，]對應(yīng)公式（5）中的[CJ0，][?0，][m，][FC。]此外還有[XCJC，][XCJC]稱為集電極電容分解系數(shù)，它的目的是將集電極電容分為連接基極內(nèi)外節(jié)點(diǎn)的兩部分，其缺省值為1。

2.5 開關(guān)特性（5個(gè)參數(shù)）

正向渡越時(shí)間TF和反向渡越時(shí)間TR，其中：

[TF=12πfT] （10）

式中：[fT]是三極管的特征頻率。TF受工作電流的影響，其公式是：

[TFF=TF1+XTFICCICC+ITF2eVBC1.44VTF] （11）

式中：[XTF，][VTF]和[ITF]分別稱為渡越時(shí)間系數(shù)、渡越時(shí)間電壓參數(shù)和渡越時(shí)間電流參數(shù)。如不考慮TF受工作電流的影響，則[XTF，][ITF]為零，[VTF]取無窮大。

2.6 電阻特性（6個(gè)參數(shù)）

[RC，][RE]分別表示集電極、發(fā)射極體電阻，[RB]表示最大基極電阻，[RBM]表示最小基極電阻，[IRB]表示基極半阻電流。對于理想三極管，[RB=RBM=0，][IRB]取無窮大。

2.7 輸出特性（2個(gè)參數(shù)）

[VAF]和[VAR]分別代表正反向Early電壓，見圖4。它體現(xiàn)的是三極管基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)。對于理想三極管，[VAF]和[VAR]為無窮大。

2.8 噪聲特性（2個(gè)參數(shù)）

閃爍噪聲系數(shù)[KF]和閃爍噪聲指數(shù)[AF，]對于NPN型硅晶體管其典型值是[KF=6×10-16 ]A，[AF=1。]對于理想三極管[KF=0，][AF=1。]

圖4 Early效應(yīng)

2.9 其它參數(shù)（1個(gè)）

[PTF]為在頻率[fT]處的超前相位，對于理想三極管[PTF=0。]

3 三極管模型參數(shù)的估算方法

前面詳細(xì)說明了三極管各個(gè)模型參數(shù)的物理意義，通過測量或相應(yīng)公式的計(jì)算可以確定各個(gè)參數(shù)的值。但在通常情況下，并不需要對三極管電路做十分精確和全面的仿真，而是根據(jù)實(shí)際需要和能得到的三極管的資料確定主要參數(shù)的值。

下面通過實(shí)際例子來說明通常情況下三極管主要模型參數(shù)的估算方法，以國際常用塑封晶體管9013為例。從晶體管手冊上可以查到，其參數(shù)為[ICB0=]0.1 μA，[β=64～232，][fT=100 MHz，][PCM=625 mW，][ICM=500 mA，][BUCB0=40 V，][BUCE0=]20 V[4]。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可以用以下方法進(jìn)行估算：

（1） 根據(jù)參數(shù)[ICB0=]0.1 μA，可令集電結(jié)漏電電流[ISC=]0.1 μA。

（2） [β=]64～232，因此[βF]可以取中間的某個(gè)值。通常情況下可以用萬用表HFE檔很方便的測得三極管的電流放大倍數(shù)，對于圖5的三極管測得[β=190。]

（3）根據(jù)[PCM，]BUCB0和BUCE0估算三極管正常工作電流，對于9013三極管而言，正常工作電流約為32.5 mA（根據(jù)PCM/BUCE0估算）。再根據(jù)公式（8）可知，在三極管正常工作狀態(tài)下：

[IC≈ICC=ISeqVBENFKT-1] （12）

令[NF=1，][VBE≈]0.7 V，由此可確定[IS≈]5.8×10-14 A。

（4） 根據(jù)[ICM=]500 mA，可令[IKF=]500 mA，即正向放大倍數(shù)的大電流降落拐點(diǎn)電流。

（5） 將[fT=]100 MHz代入公式（10），可知三極管正向渡越時(shí)間[TF=]1.59 ns。

（6） 對于中小功率三極管，[RB]一般取260 Ω，[RBM=0，][IRB=32.5 mAβ=171] μA。

（7） 晶體管參數(shù)中沒有給出輸出特性，[VAF]的典型值是50～150 V，[VAF]可以取其中的某個(gè)值，如[VAF=]150 V。

（8） 其他的參數(shù)采用缺省值。

對于以上模型參數(shù)的準(zhǔn)確性可以通過實(shí)驗(yàn)的方法加以驗(yàn)證[5?6]，實(shí)驗(yàn)電路如圖5所示。為了減少外圍元件的影響，電阻選用高精度金屬膜電阻，電容采用高精度鉭電容，環(huán)境溫度為27 ℃。

圖5 實(shí)驗(yàn)電路

（1） 直流工作點(diǎn)分析（[VCC]分別取3 V，6 V，12 V），數(shù)據(jù)如表1所示。

數(shù)據(jù)分析：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)基本一致，誤差在3%以內(nèi)。當(dāng)工作點(diǎn)較低時(shí)，[UBE]的值偏小，這主要是由于小電流復(fù)合效應(yīng)造成的。[IS]雖然影響[UBE，]但對直流工作點(diǎn)[IC]的影響較小，所以對[IS]通常采用估算的方法。

（2） 電壓放大倍數(shù)分析（[VCC]分別取3 V，6 V，12 V，輸入信號(hào)頻率為1 kHz，輸入幅度為10 mVpp），數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)比較（二）

[[RB]＼&3 V＼&6 V＼&12 V＼&[Uo] /mVpp＼&[Av]＼&[Uo] /mVpp＼&[Av]＼&[Uo] /mVpp＼&[Av]＼&實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)＼&211＼&21.1＼&460＼&46.0＼&922＼&92.2＼&仿真數(shù)據(jù)＼&220＼&22.0＼&464＼&46.4＼&902＼&90.2＼&]

數(shù)據(jù)分析：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)基本一致，誤差在5%以內(nèi)。在進(jìn)行電壓放大倍數(shù)仿真分析時(shí)要考慮[RB]的影響。

（3） 頻率特性分析（[VCC=]6 V），數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)比較（三）

[頻率＼&100 Hz＼&1 kHz＼&10 kHz＼&100 kHz＼&1 MHz＼&實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)＼&36.2＼&45.0＼&45.2＼&45.2＼&43.9＼&仿真數(shù)據(jù)＼&37.0＼&46.5＼&46.6＼&46.6＼&46.1＼&]

數(shù)據(jù)分析：當(dāng)頻率較低時(shí)[（f

4 結(jié) 語

本文在論述三極管G?P仿真模型參數(shù)的物理意義后，給出了根據(jù)三極管的電器參數(shù)估算主要仿真模型參數(shù)的方法，實(shí)驗(yàn)表明這種確定方法具有較好的仿真度。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊華中，羅崢，江蕙.電子電路的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)方法[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[2] 李艷紅，郭松梅，劉璐玲.電工電子技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2013.

[3] 熊俊俏，戴麗萍，劉海英.雙極型三極管EM模型與GP模型分析和應(yīng)用[J].北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（B07）：52?54.

[4] 張久全.電子元器件速查與計(jì)算手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[5] 張愛英.基于Multisim的三極管放大電路仿真分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2013，36（4）：123?126.

[6] 孟亞俐，武洲.淺談Multisim 10在電子技術(shù)教學(xué)實(shí)例中的應(yīng)用[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，12（1）：146?148.

圖4 Early效應(yīng)

2.9 其它參數(shù)（1個(gè)）

[PTF]為在頻率[fT]處的超前相位，對于理想三極管[PTF=0。]

3 三極管模型參數(shù)的估算方法

前面詳細(xì)說明了三極管各個(gè)模型參數(shù)的物理意義，通過測量或相應(yīng)公式的計(jì)算可以確定各個(gè)參數(shù)的值。但在通常情況下，并不需要對三極管電路做十分精確和全面的仿真，而是根據(jù)實(shí)際需要和能得到的三極管的資料確定主要參數(shù)的值。

下面通過實(shí)際例子來說明通常情況下三極管主要模型參數(shù)的估算方法，以國際常用塑封晶體管9013為例。從晶體管手冊上可以查到，其參數(shù)為[ICB0=]0.1 μA，[β=64～232，][fT=100 MHz，][PCM=625 mW，][ICM=500 mA，][BUCB0=40 V，][BUCE0=]20 V[4]。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可以用以下方法進(jìn)行估算：

（1） 根據(jù)參數(shù)[ICB0=]0.1 μA，可令集電結(jié)漏電電流[ISC=]0.1 μA。

（2） [β=]64～232，因此[βF]可以取中間的某個(gè)值。通常情況下可以用萬用表HFE檔很方便的測得三極管的電流放大倍數(shù)，對于圖5的三極管測得[β=190。]

（3）根據(jù)[PCM，]BUCB0和BUCE0估算三極管正常工作電流，對于9013三極管而言，正常工作電流約為32.5 mA（根據(jù)PCM/BUCE0估算）。再根據(jù)公式（8）可知，在三極管正常工作狀態(tài)下：

[IC≈ICC=ISeqVBENFKT-1] （12）

令[NF=1，][VBE≈]0.7 V，由此可確定[IS≈]5.8×10-14 A。

（4） 根據(jù)[ICM=]500 mA，可令[IKF=]500 mA，即正向放大倍數(shù)的大電流降落拐點(diǎn)電流。

（5） 將[fT=]100 MHz代入公式（10），可知三極管正向渡越時(shí)間[TF=]1.59 ns。

（6） 對于中小功率三極管，[RB]一般取260 Ω，[RBM=0，][IRB=32.5 mAβ=171] μA。

（7） 晶體管參數(shù)中沒有給出輸出特性，[VAF]的典型值是50～150 V，[VAF]可以取其中的某個(gè)值，如[VAF=]150 V。

（8） 其他的參數(shù)采用缺省值。

對于以上模型參數(shù)的準(zhǔn)確性可以通過實(shí)驗(yàn)的方法加以驗(yàn)證[5?6]，實(shí)驗(yàn)電路如圖5所示。為了減少外圍元件的影響，電阻選用高精度金屬膜電阻，電容采用高精度鉭電容，環(huán)境溫度為27 ℃。

圖5 實(shí)驗(yàn)電路

（1） 直流工作點(diǎn)分析（[VCC]分別取3 V，6 V，12 V），數(shù)據(jù)如表1所示。

數(shù)據(jù)分析：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)基本一致，誤差在3%以內(nèi)。當(dāng)工作點(diǎn)較低時(shí)，[UBE]的值偏小，這主要是由于小電流復(fù)合效應(yīng)造成的。[IS]雖然影響[UBE，]但對直流工作點(diǎn)[IC]的影響較小，所以對[IS]通常采用估算的方法。

（2） 電壓放大倍數(shù)分析（[VCC]分別取3 V，6 V，12 V，輸入信號(hào)頻率為1 kHz，輸入幅度為10 mVpp），數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)比較（二）

[[RB]＼&3 V＼&6 V＼&12 V＼&[Uo] /mVpp＼&[Av]＼&[Uo] /mVpp＼&[Av]＼&[Uo] /mVpp＼&[Av]＼&實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)＼&211＼&21.1＼&460＼&46.0＼&922＼&92.2＼&仿真數(shù)據(jù)＼&220＼&22.0＼&464＼&46.4＼&902＼&90.2＼&]

數(shù)據(jù)分析：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)基本一致，誤差在5%以內(nèi)。在進(jìn)行電壓放大倍數(shù)仿真分析時(shí)要考慮[RB]的影響。

（3） 頻率特性分析（[VCC=]6 V），數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)比較（三）

[頻率＼&100 Hz＼&1 kHz＼&10 kHz＼&100 kHz＼&1 MHz＼&實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)＼&36.2＼&45.0＼&45.2＼&45.2＼&43.9＼&仿真數(shù)據(jù)＼&37.0＼&46.5＼&46.6＼&46.6＼&46.1＼&]

數(shù)據(jù)分析：當(dāng)頻率較低時(shí)[（f

4 結(jié) 語

本文在論述三極管G?P仿真模型參數(shù)的物理意義后，給出了根據(jù)三極管的電器參數(shù)估算主要仿真模型參數(shù)的方法，實(shí)驗(yàn)表明這種確定方法具有較好的仿真度。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊華中，羅崢，江蕙.電子電路的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)方法[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[2] 李艷紅，郭松梅，劉璐玲.電工電子技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2013.

[3] 熊俊俏，戴麗萍，劉海英.雙極型三極管EM模型與GP模型分析和應(yīng)用[J].北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（B07）：52?54.

[4] 張久全.電子元器件速查與計(jì)算手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[5] 張愛英.基于Multisim的三極管放大電路仿真分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2013，36（4）：123?126.

[6] 孟亞俐，武洲.淺談Multisim 10在電子技術(shù)教學(xué)實(shí)例中的應(yīng)用[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，12（1）：146?148.

圖4 Early效應(yīng)

2.9 其它參數(shù)（1個(gè)）

[PTF]為在頻率[fT]處的超前相位，對于理想三極管[PTF=0。]

3 三極管模型參數(shù)的估算方法

前面詳細(xì)說明了三極管各個(gè)模型參數(shù)的物理意義，通過測量或相應(yīng)公式的計(jì)算可以確定各個(gè)參數(shù)的值。但在通常情況下，并不需要對三極管電路做十分精確和全面的仿真，而是根據(jù)實(shí)際需要和能得到的三極管的資料確定主要參數(shù)的值。

下面通過實(shí)際例子來說明通常情況下三極管主要模型參數(shù)的估算方法，以國際常用塑封晶體管9013為例。從晶體管手冊上可以查到，其參數(shù)為[ICB0=]0.1 μA，[β=64～232，][fT=100 MHz，][PCM=625 mW，][ICM=500 mA，][BUCB0=40 V，][BUCE0=]20 V[4]。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可以用以下方法進(jìn)行估算：

（1） 根據(jù)參數(shù)[ICB0=]0.1 μA，可令集電結(jié)漏電電流[ISC=]0.1 μA。

（2） [β=]64～232，因此[βF]可以取中間的某個(gè)值。通常情況下可以用萬用表HFE檔很方便的測得三極管的電流放大倍數(shù)，對于圖5的三極管測得[β=190。]

（3）根據(jù)[PCM，]BUCB0和BUCE0估算三極管正常工作電流，對于9013三極管而言，正常工作電流約為32.5 mA（根據(jù)PCM/BUCE0估算）。再根據(jù)公式（8）可知，在三極管正常工作狀態(tài)下：

[IC≈ICC=ISeqVBENFKT-1] （12）

令[NF=1，][VBE≈]0.7 V，由此可確定[IS≈]5.8×10-14 A。

（4） 根據(jù)[ICM=]500 mA，可令[IKF=]500 mA，即正向放大倍數(shù)的大電流降落拐點(diǎn)電流。

（5） 將[fT=]100 MHz代入公式（10），可知三極管正向渡越時(shí)間[TF=]1.59 ns。

（6） 對于中小功率三極管，[RB]一般取260 Ω，[RBM=0，][IRB=32.5 mAβ=171] μA。

（7） 晶體管參數(shù)中沒有給出輸出特性，[VAF]的典型值是50～150 V，[VAF]可以取其中的某個(gè)值，如[VAF=]150 V。

（8） 其他的參數(shù)采用缺省值。

對于以上模型參數(shù)的準(zhǔn)確性可以通過實(shí)驗(yàn)的方法加以驗(yàn)證[5?6]，實(shí)驗(yàn)電路如圖5所示。為了減少外圍元件的影響，電阻選用高精度金屬膜電阻，電容采用高精度鉭電容，環(huán)境溫度為27 ℃。

圖5 實(shí)驗(yàn)電路

（1） 直流工作點(diǎn)分析（[VCC]分別取3 V，6 V，12 V），數(shù)據(jù)如表1所示。

數(shù)據(jù)分析：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)基本一致，誤差在3%以內(nèi)。當(dāng)工作點(diǎn)較低時(shí)，[UBE]的值偏小，這主要是由于小電流復(fù)合效應(yīng)造成的。[IS]雖然影響[UBE，]但對直流工作點(diǎn)[IC]的影響較小，所以對[IS]通常采用估算的方法。

（2） 電壓放大倍數(shù)分析（[VCC]分別取3 V，6 V，12 V，輸入信號(hào)頻率為1 kHz，輸入幅度為10 mVpp），數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)比較（二）

[[RB]＼&3 V＼&6 V＼&12 V＼&[Uo] /mVpp＼&[Av]＼&[Uo] /mVpp＼&[Av]＼&[Uo] /mVpp＼&[Av]＼&實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)＼&211＼&21.1＼&460＼&46.0＼&922＼&92.2＼&仿真數(shù)據(jù)＼&220＼&22.0＼&464＼&46.4＼&902＼&90.2＼&]

數(shù)據(jù)分析：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)基本一致，誤差在5%以內(nèi)。在進(jìn)行電壓放大倍數(shù)仿真分析時(shí)要考慮[RB]的影響。

（3） 頻率特性分析（[VCC=]6 V），數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)比較（三）

[頻率＼&100 Hz＼&1 kHz＼&10 kHz＼&100 kHz＼&1 MHz＼&實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)＼&36.2＼&45.0＼&45.2＼&45.2＼&43.9＼&仿真數(shù)據(jù)＼&37.0＼&46.5＼&46.6＼&46.6＼&46.1＼&]

數(shù)據(jù)分析：當(dāng)頻率較低時(shí)[（f

4 結(jié) 語

本文在論述三極管G?P仿真模型參數(shù)的物理意義后，給出了根據(jù)三極管的電器參數(shù)估算主要仿真模型參數(shù)的方法，實(shí)驗(yàn)表明這種確定方法具有較好的仿真度。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊華中，羅崢，江蕙.電子電路的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)方法[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[2] 李艷紅，郭松梅，劉璐玲.電工電子技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2013.

[3] 熊俊俏，戴麗萍，劉海英.雙極型三極管EM模型與GP模型分析和應(yīng)用[J].北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（B07）：52?54.

[4] 張久全.電子元器件速查與計(jì)算手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[5] 張愛英.基于Multisim的三極管放大電路仿真分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2013，36（4）：123?126.

[6] 孟亞俐，武洲.淺談Multisim 10在電子技術(shù)教學(xué)實(shí)例中的應(yīng)用[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，12（1）：146?148.