双极晶体管2a1频率特性及开关特性

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1、第四章双极晶体管（2）**这一章我们将讨论BJT在实际应用中所具有的主要特性。晶体管在电路中主要有信号放大和开关两大主要功能。在实现信号放大的应用中，输入通常是交流小信号，BJT工作在正向有源区，作线性放大，输入、输出可近似为线性关系，信号频率很低时，工作过程和直流情况类似，但是随着工作频率的升高，其电流增益会迅速下降。（频率特性）***如果让晶体管在截止和导通之间迅速转换，即作开关元件使用，一般需要晶体管有极短的开关时间和更小的功耗。（开关特性）在实际应用中，还有一些晶体管要工作于高电压、大电流的情况下（大功率管），相对小功率管，器件的直流和交流特性都会发生明显的

2、变化，特别是其电流增益和特征频率会迅速下降。（功率特性）频率特性、开关特性、功率特性。1、交流小信号电流增益back2、双极晶体管的频率特性参数3、双极晶体管的开关原理4、双极晶体管的开关时间5、双极晶体管的大电流特性6、晶体管的耗散功率和安全工作区应用举例：共射极共集电极共基极放大电路和组合放大电路频率特性、开关特性的应用：1）脉冲放大器的加速电容电路2）TTL应用举例：晶体管在功率放大电路中的应用1、交流小信号电流增益用来实现信号放大的常见电路如下：1.1交流小信号电流的传输过程1.2BJT交流小信号模型1.3交流小信号的传输延迟时间1.4交流小信号电流增益ba

3、ck1.1交流小信号电流的传输过程********先回顾一下直流电流的传输过程：a、与发射结反向注入电流的复合；直流电流的传输过程中的载流子的损失：｛1.2｝b、在基区输运过程中在基区体内的复合。对于交流小信号电流，其传输过程与直流情况又很大不同见下页所以直流电流的传输过程也可以用下图简单描述:*****我们将交流小信号电流的传输过程分为以下几个子过程：IEIBICICBO****以上是我们对交流小信号电流在晶体管内传输过程的定性分析，相比直流电流的传输，交流小信号电流在整个传输过程中要多考虑以下四个问题：a.发射结势垒电容充放电效应b.基区电荷存储效应c.集电结势

4、垒区度越过程d.集电结势垒电容充放电效应它们对晶体管特性的影响体现在以下两个方面：a、管子增益下降，信号幅度降低；b、输出信号产生相位滞后－－延迟。*下面我们具体的讨论这些问题加一交变电压例如在信号的正半周，加交变信号且忽略电流直流分量时，其电流分布如上图1.发射过程IEICIBp112显然，信号频率越高，结电容分流电流越大，交流发射效率越低。此外，由于电容充放电需要时间，从而使电流传输过程产生延迟。下页基区输运过程由上可见，发射极加一交变电压产生的发射极电流中的一部分电子通过对CTE冲放电转换成基极电流的一部分，造成交流电子电流向集电极传输时比直流时多一部分损失。

5、所以此时发射机交流小信号电流由三部分组成：定义交流发射效率为：p151IEICIB此时基区的电流分布2.基区输运过程P151下页集电结渡越过程IEICIB电流通过空间电荷区时会对空间电荷区的分布产生影响；当交变电流通过Xmc时，其分布便随时间而不断变化。3.集电极势垒区渡越交流电流通过Xmc时，不仅幅度衰减，而且产生相位延迟，原因是：IEICIBback此时集电区的电流分布4.集电区传输到达集电区边界处的电子电流并不能全部到达集电极形成集电极电流ic，因为交变电流通过集电区时会在其体电阻上产生交变电压降……IEICIB1.2BJT交流小信号模型从外部看，不管什么电路

6、组态，晶体管的变量都有四个：输入电流、电压，输出电流、电压，但是独立变量只有两个。选取不同的自变量和因变量，就可以得到不同的参数方程：输入电压和输出电压为自变量，得到Y参数方程输入电流和输出电压为自变量，得到h参数方程输入电流和输出电流为自变量，得到Z参数方程小信号时，可以用微变等效电路将晶体管等效为电阻、电容、恒压源、恒流源等构成的线性网络，如Z参数等效电路、y参数等效电路、h参数等效电路。当前使用较多的混合模型是在低频y参数等效电路的基础上，将发射结、集电结的势垒电容、扩散电容以及基极电阻加入到电路相应的位置构成的BJT小信号高频等效电路。y参数小信号电流电压方

7、程及四个y参数如下：四个电导参数求解：可以通过求解BJT的交流连续性方程得出交流电流电压方程得到，但是过程繁杂，我们可以先利用直流伏安特性方程求出低频y参数，再求相应的高频参数。（黑板）*低频等效电路在以上低频y参数等效电路的基础上，将发射结、集电结的势垒电容、扩散电容以及基极电阻加入到电路相应的位置构成的BJT小信号高频等效电路。如下混合模型back1.3交流小信号的传输延迟时间back2）基区输运系数及基区渡越时间1）发射效率及发射结延迟时间3）集电极势垒区输运系数及延迟时间4）集电区衰减因子及集电极延迟时间back1）发射效率及发射结延迟时间EB发射极小信