Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transistor nach Flächengröße auswählen (pspice) ?


von Stefan M. (ronaldonho)


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Hallo,

ich baue grad eine Schaltung in der Simulationssoftware Pspice auf, 
wofür ich unter anderem 2 Transistoren benutze. Und diese müssen ein 
Flächenverhältniss von 1 zu 10 haben. Nun habe ich mir also die 
Bibliothek und die Artikel der Transistoren von Pspice angesehen und 
festgestellt, dass es keine Flächenangaben zu den Transistoren gibt. Zum 
Beispiel habe ich den PN2221 ausgewählt, aber zu diesem und auch zu 
keinem anderen Transistor gibt es weder in Pspice noch irgendwo im 
Internet angaben zur Flächengröße.

Wieso wird diese Größe nie angegeben? Spielt sie bei den meisten 
Schaltungen keine Rolle und ich bin einer der wenigen die das einsetzen?
Gibt es andere Möglichkeiten dieses Problem in Pspice zu lösen?

Für interessierte, es ist eine Schaltung, wo der Transistor zur 
Temperaturmessung eingesetzt wird.
Für Tipps wäre ich sehr dankbar
Viele Grüße

von Stefan F. (Gast)


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Ich rate mal: PSpice simuliert nicht die Fläche, sondern elektrische 
Eigenschaften. Und im Datenblatt findest du auch nur die elektrischen 
Eigenschaften, weil nur diese für die Zielgruppe relevant sind.

Wie die Bauteile innen aufgebaut sind, da will sich kein Hersteller 
festlegen. Das ändert sich ab und zu auch mal. Und ja, dann ändern sich 
manchmal auch elektrische Eigenschaften, die im Datenblatt nicht 
versprochen wurden.

Deswegen soll man beim Entwurf von Schaltungen auch nur die im 
Datenblatt versprochenen Eigenschaften nutzen, nicht irgendwelche 
praktischen Entdeckungen, die man darüber hinaus gemacht hat.

von Jens G. (jensig)


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Stefan M. schrieb:
> Wieso wird diese Größe nie angegeben? Spielt sie bei den meisten

Weil die niemanden in einer diskret aufgebauten Schaltung interessiert. 
Das wird erst dann interessant, wenn Du einen IC entwickeln willst.

> Schaltungen keine Rolle und ich bin einer der wenigen die das einsetzen?

Du bist offensichtlich der einzige, der das in einer normalen Schaltung 
anwenden will. Bringt bloß nix, da Du ja gar nicht weißt, welche 
Eigenschaften ein bestimmter Transistor pro Flächeneinheit hat. Das kann 
beim nächsten Tpen schon wieder ganz anders aussehen, so daß Du allein 
auf Grundlage der Flächenverhältnisse ohnehin nichts sinnvolles 
erreichst.
Den Schaltungsdesigner interessieren einzig und allein die elektrischen 
und thermischen Angaben im Datenblatt, und keine inneren geometrischen 
Abmaße.

> Gibt es andere Möglichkeiten dieses Problem in Pspice zu lösen?

Ja was ist denn Dein Problem? Doch nicht wirklich die Einbeziehung der 
Chip-Fläche (bzw. dessen aktiven Fläche) in eine diskret aufgebaut 
Schaltung ...

: Bearbeitet durch User
von Jemand (Gast)


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Kann man in PSPICE überhaupt die Erwärmung der Transistoren 
mitsimulieren, also nicht die Gesamttemperatur der Schaltung, sondern 
die Eigenerwärmung einzelner Bauteile und die Kopplungsbeziehungen?

von H. H. (Gast)


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Jemand schrieb:
> Kann man in PSPICE überhaupt die Erwärmung der Transistoren
> mitsimulieren, also nicht die Gesamttemperatur der Schaltung, sondern
> die Eigenerwärmung einzelner Bauteile und die Kopplungsbeziehungen?

Ist nur eine Frage der Modellierung.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Kann man nicht direkt, eine der Lücken in Spice. Es gibt manchmal 
Spezialmodelle oder man bastelt es selbst.

Nimm doch einfach den n Parameter im Modellname: n=10
Spice skaliert dann automatisch.

von Harfner (Gast)


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Flächenverhältnis 1:10 zwischen zwei Transistoren? Willst Du eine 
PTAT-Stromquelle diskret aufbauen?
Da nimmt man mehrere Transistoren parallel und kämpft mit der 
unzureichenden thermischen Kopplung.

Ach ja, da steht ja etwas von Temperaturmessung. Warum musst Du das auf 
einem Parameter aufbauen, der nicht im Datenblatt steht, weil er keinen 
Anwender interessiert?

Wie hier immer wieder bemerkt wird: erst das zu lösende Problem, dann 
die beabsichtigte Lösung.

von Der schreckliche Sven (Gast)


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Stefan M. schrieb:
> wofür ich unter anderem 2 Transistoren benutze. Und diese müssen ein
> Flächenverhältniss von 1 zu 10 haben.

Das heißt, Du brauchst eine Referenzspannung.
Im Anhang siehst Du eine geeignete Dimensionierung.
Referenzspannungsquellen gibt es aber auch fertig.

von Thomas S. (Gast)


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Jemand schrieb:
> Kann man in PSPICE überhaupt die Erwärmung der Transistoren
> mitsimulieren, also nicht die Gesamttemperatur der Schaltung, sondern
> die Eigenerwärmung einzelner Bauteile und die Kopplungsbeziehungen?

Es wurde vom Hersteller von PSPICE für die nächste Version angekündigt, 
dass man ab 2022 sogar das entstehende 'Schwitzwasser' auf den Bauteilen 
in ml. per Minute simulieren kann. Damit man auch die 
Abwasserauffangschale richtig dimensionieren kann.

von Stefan M. (ronaldonho)


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Hallo,

danke für eure Antworten.

Edit:
hab grad gesehen, dass ich sehr viele Antworten erhalten habe. Also in 
der Anleitung steht, das man für die Schaltung der Temperaturmessung am 
besten eine Schaltung aufbaut, die mit dem Bandabstandsprinzip arbeitet. 
Hier ein Wikipedia Ausschnitt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Bandabstandsreferenz#cite_note-Pease-1
Dort in den Berechnungen heißt es das die beiden Transistoren einen 
Flächenverhältniss von 10 zu 1 haben sollten. Deshalb war mir diese 
Angabe so wichtig. Aber weiter unten im Artikel heißt es, dass man 
anstatt eines bestimmten Flächenverhältniss auch einen bestimmten 
Stromverhältnis verwenden kann. Dafür müssen aber die Transistoren 
gleich sein. Ich habe den Widerstand über dem Transistor geändert, damit 
ich unterschiedliche Ströme habe.
Edit Ende:

Wie kann ich denn den passenden Transistor für meine Schaltung auswählen 
und worauf muss ich achten?
Hier auf der Seite von Pspice sind viele angegeben, aber ich kenne die 
Unterschiede der einzelnen Arten nicht die angegeben sind. Durch meine 
Transistor fließt ein Strom von ungefähr 2-30 mA.

https://www.pspice.com/discrete/bipolar-transistor#block-system-main

Danke
Viele Grüße

: Bearbeitet durch User
von jo (Gast)


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Nagle mich bitte nicht fest, aber der Flächenfaktor könnte sich in der 
SPICE-Variable IS des BJT-Modells verstecken.

Kuck auch mal BJT Element Parameter AREA, AREAB, AREAC, z.B. hier:
https://class.ece.uw.edu/cadta/hspice/chapter_14.pdf

Müsste man aber erst mal klären, auf welchem Stand das BJT-Modell in 
PSpice ist.

Kuck dir auch mal
https://www.renesas.com/eu/en/document/whp/how-make-bandgap-voltage-reference-one-easy-lesson-paul-brokaw
an.

Dort wird auch mit parallel geschalteten Transistoren oder auch 
Multi-Emitter-Transistoren gearbeitet. Jedenfalls wird auch auf den 
Flächeneffekt eingegangen.

von jo (Gast)


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von jo (Gast)


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Kuck dir unbedingt das Video aus den external links von
  https://en.wikipedia.org/wiki/Brokaw_bandgap_reference
an.

-> https://archive.org/details/APaulBro1989

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