《白底11第11章雙極型晶體管》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《白底11第11章雙極型晶體管（25頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、前言， 1 第十一章 雙極型晶體管 原理 11-1，雙極晶體管直流特性 一，晶體管概述 二，直流特性和電流增益 三，反向電流 四，擊穿電壓 五，基極電阻 11-2，雙極晶體管頻率、功率特性 11-3，雙極晶體管噪聲、開(kāi)關(guān)特性 前言， 2 第八章 雙極型晶體管 原理 參考書(shū)： 雙極型與 MOS半導(dǎo)體器件原理 黃均鼎 湯庭鰲 編著 復(fù)旦大學(xué)出版社 晶體管原理 半導(dǎo)體器件電子學(xué)（英文版） 美國(guó)， R.M.Warner, 電子工業(yè)出版社 前言 3 11-1，雙極晶體管直流特性 一，晶體管概述 二，直流特性和電流增益 三，反向電流 四，擊穿電壓 五，基極電阻 前言 4 11-1，一，晶體管概述： 1基本

2、結(jié)構(gòu) 1基本結(jié)構(gòu) 2放大作用 3晶體管內(nèi) 載流子的傳 輸及電流放 大系數(shù) 4晶體管的 輸入和輸出 特性 前言 5 11-1， 2放大作用 晶體管具有放大作用 是由于： (1)基區(qū)寬度很小，即 從發(fā)射區(qū)注入到基區(qū) 的載流子絕大部分可 到達(dá)集電區(qū)； (2)發(fā)射結(jié)正偏，不僅 使結(jié)電阻很小，而且 基區(qū)中存在著大量由 發(fā)射區(qū)注入的少數(shù)載 流子； (3)集電結(jié)反偏，結(jié)電 阻很大。 前言 6 11-1， 3.晶體管內(nèi)載流子的傳輸及電流放 大系數(shù) 前言 7 *直流共基極電流放大系數(shù) 直流共基極電流放大系數(shù)的 定義為 CBII 按照?qǐng)D 3-4所示的輸運(yùn)過(guò)程， 由以下三個(gè)因子組成： 式中 稱(chēng)為發(fā)射效率，也稱(chēng)注射比

3、，它表示 注入到基區(qū)的電子電流與發(fā)射極總電流之比， *稱(chēng)為基區(qū)輸運(yùn)系數(shù) ， *稱(chēng)為集電區(qū)倍增因 子 1 1n E n EE n E p E p E n E JJ J J J J J nC nE J J C nE J J nE nC C C E nE nC E J J J JJ J J J M 前言 8 *共發(fā)射極電流放大系數(shù) 共發(fā)射極電流放大系數(shù) 定義為集電極電流 IC與 基極電流 IB之比： CBII 為導(dǎo)出 與 的關(guān)系，把 IB IE-IC代入上式 ,可得 11 C C E E C C E I I I I I I I 前言 9 11-1， 4晶體管的輸入和輸出特 性 為線性工作區(qū)， 發(fā)射結(jié)

4、處于正偏， 集電結(jié)處于反偏； 為飽和區(qū)，發(fā) 射結(jié)和集電結(jié)均處 于正偏； 為截止區(qū)，發(fā) 射結(jié)和集電結(jié)都為 反偏。 前言 10 11-1，二，晶體管的直流特性和電 流增益 以均勻基區(qū)為例 1，均勻基區(qū)晶體管直流特性的理論分析 2，均勻基區(qū)晶體管的短路電流放大系數(shù) 前言 11 *均勻基區(qū)晶體管理論分析 在導(dǎo)出伏安特性表達(dá)式時(shí)作了如下幾點(diǎn)假設(shè)： (1)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)是理想的突變結(jié)，即雜質(zhì) 在發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)都是均勻分布的； (2)晶體管是一維的，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)是平行 平面結(jié)，兩結(jié)的面積相等； (3)外加電場(chǎng)都降落在勢(shì)壘區(qū)，勢(shì)壘區(qū)以外的 半導(dǎo)體材料或電極接觸上都沒(méi)有電場(chǎng)； (4)發(fā)射區(qū)和集電區(qū)的長(zhǎng)度

5、比少數(shù)載流子的擴(kuò) 散長(zhǎng)度大得多，因此其兩端的少數(shù)載流 子 密度 等于其平衡值； (5)勢(shì)壘區(qū)寬度比少數(shù)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度小得多， 可忽略勢(shì)壘區(qū)中的復(fù)合作用，也就是通過(guò)勢(shì)壘 區(qū)前后的電流值不變； (11)注入基區(qū)的少數(shù)載流子比基區(qū)的多數(shù)載 流 子不 少得多，即不考慮大注入效應(yīng)。 前言 12 *理論分析 00 J c 1 1CEn b p b p c n c q V k Tq V k T b p c q D n q D p ee WL 00 1Enb pb pe ne qV k T b pe D n D p J e q e WL 以上二式即為均勻基區(qū)晶體管的直流 伏安特性，它是均勻基區(qū)晶體管的基本 方

6、程。 前言 13 *短路電流放大系數(shù) 1.發(fā)射效率 2.基區(qū)輸運(yùn)系數(shù) 3.集電區(qū)倍增因子 4.雪崩倍增因子 短路電流放大系數(shù)總公式： 1 1 eb b pe W L 1 1 e b R R 21 1 2 b nb W L 2 2 211 2 i nc pc cqn 1M 2 2 1 1 2 e b b b p e n b WW LL 2 21 2 e b b b pe nb WW LL 前言 14 提高電流放大倍數(shù)的措施 2 21 2 e b b b pe nb WW LL 短路電流放大系數(shù)總公式 提高電流放大倍數(shù)的措施： 1, 教材 P97，中間“根據(jù) 接近于 1.” 2, 教材 P99，中

7、間“為提高 以上，“ 結(jié)論： M 前言 15 *漂移晶體管 擴(kuò)散結(jié)的晶體管 基區(qū)自建電場(chǎng) 電流短路放大倍數(shù)的推導(dǎo)結(jié)果 前言 16 21 1 b nb W L 121 1 1 eb b nb RW RL 前言 17 11-1，三，反向電流和擊穿電壓 1. ICB0：當(dāng)發(fā)射極 開(kāi)路時(shí)，集電極 -基 極的反向電流定義 為 ICB0 。 2.IEB0 3.ICE0 4. VEB（ fl） 000 1nb pb pc ncCB b pc qD n qD pIA WL 前言 18 11-1，三，反向電流和擊穿電壓 5.BVEB0和 BVCB0 定義集電極開(kāi)路時(shí)發(fā)射極 -基極的擊穿電壓為 BVEB0 定義發(fā)

8、射極開(kāi)路時(shí)集電極 -基極擊穿電壓為 BVCB0 6.BVCE0、 BVCER、 BVCEX、 BVCES 基極開(kāi)路，集電極 -發(fā)射極的擊穿電壓為 BVCE0； 基極 -發(fā)射極短路，集電極 -發(fā)射極的擊穿電 壓為 BVCES； 基極 -發(fā)射極接電阻 Rb；集電極 -發(fā)射極的擊 穿電壓為 BVCER； 基極 -發(fā)射極接電阻 Rb和反偏電壓 VBB，集 電極 -發(fā)射極的擊穿電壓為 BVCEX。 前言 19 11-1，三，反向電流和擊穿電壓 擊穿電壓： BVCE0、 BVCER、 BVCEX、 BVCES 10 0 1 n b b C B C EX C B BB J R r IBV BV VV 10

9、0 1 n b b C B C ER C B J R r IBV BV V 1 0 0 1 n b C B C ES C B J rIBV BV V 前言 20 11-1，四，基極電阻 由于基區(qū)很薄，基區(qū)存在 一定的電阻 rb，在多子流 過(guò)基區(qū)時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓降，它 對(duì)晶體管的特性有影響， 如發(fā)射極電流集邊效應(yīng)， 放大、頻率特性變差和基 極電阻引起的噪聲等。 1 2 2 12 2 12 b e b e b b M b c b e e e M b e R d R d R d Rr l l l d l 前言 21 某些圖形的 電阻公式 前言 22 11-1，晶體管的小信號(hào)等效電路 前言 23 11-2，

10、雙極晶體管頻率、功率特性 1，頻率特性 幾個(gè)主要的高頻參數(shù)：截止頻率、特征頻率、 高頻功率增益和最高振蕩頻率等 2，功率特性 前言 24 11-2，頻率、功率特性 -截止頻率 曲線 1表示共基極電流放 大系數(shù)。隨頻率的變化， 曲線 2表示共發(fā)射極電流 放大系數(shù) 隨頻率的變化。 截止頻率：當(dāng)電流放大系 數(shù)下降到低頻值的 (即 0.707)時(shí)的頻率 特征頻率： 值降到 l(0dB) 時(shí)的頻率 2 0 l g ( )dB 2 0 l g ( d B ) 前言 25 11-2，頻率、功率特性 - 特征頻率 fT 要提高特征頻率， fT，必須減小四個(gè)時(shí)間常數(shù)，下面分別討論之。 (1) 一般四個(gè)時(shí)間常數(shù)以

11、 b為最長(zhǎng)，因此減小 b成為提高 fT的主要因素。 (a)降低基區(qū)寬度 Wb，減小 b關(guān)鍵。采用離子注入工藝， Wb已達(dá)亞微米級(jí)； (b)提高基區(qū)電場(chǎng)因子 ，以增大常數(shù) 。 取值 3 11，可得最小的 b值。 (2)減小 e，必須減小發(fā)射結(jié)電阻 re及發(fā)射結(jié)電容， (3)減小 d，必須減小集電結(jié)的勢(shì)壘寬度 Xm，即降低集電區(qū)電阻率，但它 又與提高擊穿電壓有矛盾。 (4)降低 c，必須減小集電極串聯(lián)電阻 rcs及集電極電容 Cc。與提高擊穿電 壓有矛盾，應(yīng)兼顧兩方面要求。 綜之，提高 fT的主要途徑是：減小基區(qū)寬度 Wb,減小 結(jié)面積 (發(fā)射結(jié)及集電結(jié) )，適當(dāng)降低集電區(qū)電阻率和 厚度。 2 1 2 2 2 e b d c b T bm e D e Tc c s Tc n b m m f W r C C r C D 發(fā)射極延遲時(shí)間常數(shù) 基區(qū)渡越時(shí)間 集電結(jié)勢(shì)壘區(qū)渡越時(shí)間 集電極延遲時(shí)間常數(shù) c