晶体管的频率特性与功率特性

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1、晶体管的频率特性与功率特性第4章4.1晶体管的频率特性4.2高频等效电路4.3高频功率增益和最高振荡频率4.4晶体管的大电流特性4.5晶体管的最大耗散功率PCm和热阻RT4.6功率晶体管的二次击穿和安全工作区4.7高频大功率晶体管的图形结构●——本章重点晶体管的频率特性晶体管的功率增益和最高振荡频率晶体管的大电流特性晶体管的二次击穿晶体管的安全工作区在交流工作状态下，P-N结的电容效应将对晶体管的工作特性产生影响。当频率升高时，晶体管的放大特性要发生变化，使晶体管的放大能力下降。当晶体管的放大能力下降到一定程度时，就无法使用，这就表明晶体管的使用频率有一个极限。主要的高频

2、参数截止频率特征频率高频功率增益最高振荡频率4.1晶体管的频率特性α截止频率（共基极截止频率）表示共基极短路电流放大系数的幅值

3、α

4、下降到低频值α0的1/时的频率。即=时，

5、α

6、=α0/。β截止频率表示共发射极短路电流放大系数的幅值

7、β

8、下降到低频值β0的1/时的频率。即=时，

9、β

10、=β0/反映了电流放大系数β的幅值

11、β

12、随频率上升而下降的快慢，但并不是晶体管电流放大的频率极限。晶体管电流放大的频率极限是后面将要讲到的特征频率。特征频率表示共射短路电流放大系数的幅值下降到

13、β

14、=1时的频率。它是晶体管在共射运用中具有电流放大作用的频率极限。从图可以看出，上述几个频率参数间有如下关系

15、且很接近当工作频率满足关系时，

16、β

17、随频率的增加，按-6dB/倍频的速度下降。最高振荡频率表示最佳功率增益等于1时的频率。晶体管具有功率增益的频率极限。当时，晶体管停止振荡。共基极短路电流放大系数与频率的关系共基极交流短路电流放大系数的定性分析共基极交流短路电流放大系数的定量分析（略）共基极交流短路电流放大系数α和截止频率定性分析共基极交流短路电流放大系数定义为输出交流短路时，集电极输出交流电流ic与发射极输入交流电流ie之比，并用α表示。（交流信号用小写字母表示。）发射结势垒电容分流电流iCTe当发射极输入一交变信号时，发射结空间电荷区宽度将随着交变信号变化，因而需要一部分电子电

18、流对发射结势垒电容进行充放电。（有一部分电子电流被势垒电容分流，形成分流电流iCTe）所以高频时发射极电流为ine发射结注入基区交流电子电流ipe发射结反注入空穴电流（基区注入发射结的空穴电流）交流发射效率频率增高，结电容分流电流iCTe增大，导致交流发射效率γ下降。所以，交流发射效率γ随频率的升高而下降。扩散电容分流电流iCDe在交流状态下，注入基区的少子浓度和基区积累电荷将随着结压降的变化而变化。因此，注入基区的少数载流子，一部分消耗于基区复合，形成复合电流iVR外，还有一部分将消耗于对扩散电容充放电，产生扩散电容分流电流iCDe，真正到达基区集电结边界的电子电流只有inc(0

19、)。交流基区输运系数频率越高，分流电流iCDe越大，到达集电结的电子电流inc(0)越小所以，基区输运系数β*也随着频率的升高而下降。集电结空间电荷区输运系数到达集电结边界的电子电流inc(0)，通过集电结空间电荷区时需要一定的传输时间；耗尽层中产生位移电流用于维持空间电荷区边界的变化，使到达集电区边界的电子电流减少到inc(xm)。频率越高，位移电流越大，使βd随着频率增高而下降。集电结势垒电容分流电流iCTc到达集电区的交变电子电流，在通过集电区时，还需要用一部分电子电流对集电结势垒电容充放电，形成势垒电容的分流电流iCTc，真正到达集电极的电子电流只有inccinc(xm)=

20、incc+iCTc集电区衰减因子αc集电极输出电流ic应该等于从发射极传输过来的电子电流incc和集电结反向电流ipc之和。共基极交流短路电流放大系数α在各个传输过程中，由于结电容对传输电流的分流作用，使传输电流的幅值减小，对电容充放电所产生的延迟时间，使输出信号同输入信号间存在相位差（延迟或不同步）。交流放大系数α是复数，其幅值随着频率的升高而下降，相位差随着频率的升高而增大。α0共基极短路电流放大系数的低频值α截止频率共发射极短路电流放大系数及其截止频率共射短路电流放大系数β：工作在共射状态下的晶体管在输出端交流短路VCE0=0时，集电极交流电流ic与基极输入电流ib之比。共发

21、射极短路电流放大系数共射交流放大系数β也是复数幅值随着频率升高而下降相位滞后随着频率升高而增大（与α类似）与的关系说明共射短路电流放大系数β比共基短路电流放大系数α下降更快。因此，共基电路比共射电路频带更宽。4.3高频功率增益和最高振荡频率功率增益表示晶体管对功率的放大能力。本节从等效电路入手，用简化方法求出功率增益表达式，用h参数导出功率增益的一般表达式和最佳功率增益表示式。功率增益输出功率和输入功率的比值。最佳功率增益信号源所供给的最大功率与晶体管向负载输出的最大