transistormodellen

Transistormodellen är en samling matematiska beskrivningar som används i elektronik för att beskriva hur transistorer beter sig i kretsar. Modellerna förenklar de verkliga fysiska processerna och gör det möjligt att förutsäga ström, spänning och förstärkning under olika driftförhållanden. Modellerna används i både design och simulering, från handkalkyler till datorbaserade kretssimuleringar.

Det finns olika typer av transistormodeller och de delas vanligtvis upp i två huvudkategorier: stor-signal- eller storsignalmodeller som beskriver hela transistorens konduktans och icke-linjära beteende i realtidsdrift, samt småsignalmodeller som används för linjär analys omkring en driftpunkt (Q-punkt). Inom varje kategori finns specifika modeller för olika transistor-typer, vanligen bipolära transistorer (BJT) och fälteffekttransistorer (FET).

För BJT används ofta Ebers-Moore- eller Gummel-Poon-modellerna i grundare versioner, där man beskriver bas-emitter- och bas-kollektorjunktionernas strömvirvlar och temperaturberoenden. För småsignaler används hybrid-pi- eller r_pi-modeller som innehåller parametrar som transkonduktans gm, inverterat motstånd ro och bas/emitter-kadans. För MOSFET används ofta BSIM-modeller (BSIM3/BSIM4/BSIM6) eller enklare Shichman-Hodges-typer som beskriver transconductans, drain-source-resistans och icke-linjära impedanser.

Modellernas syfte är att ge tillförlitliga förutsägelser för förstärkning, switching och tidsdynamik i kretsar. De används i SPICE-liknande simulators, parametervärden hämtas ofta från mätningar eller processhistorik och påverkas av temperatur och fabrikationsvariationer. Eftersom modellerna är förenklingar av verkligheten finns alltid ett avvägningsproblem mellan noggrannhet och beräkningskomplexitet.

Transistormodeller är en central del av elektronikkdesign och utbildning, och de fortsätter att utvecklas i takt med nya transistorstrukturer och avancerade tekniker.