白底11第11章双极型晶体管

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1、第十一章双极型晶体管原理11-1,双极晶体管直流特性一,晶体管概述二,直流特性和电流增益三,反向电流四,击穿电压五,基极电阻11-2,双极晶体管频率、功率特性11-3,双极晶体管噪声、开关特性前言,1第八章双极型晶体管原理参考书:双极型与MOS半导体器件原理黄均鼎汤庭鳌编著复旦大学出版社晶体管原理半导体器件电子学(英文版)美国,R.M.Warner,电子工业出版社前言,211-1,双极晶体管直流特性一,晶体管概述二,直流特性和电流增益三,反向电流四,击穿电压五,基极电阻前言311-1,一,晶体管概述:1基本结构1基本结构2放大作用3晶体管内载流子的传输及电流放大系数4晶体管的输入和输出特

2、性前言411-1,2放大作用晶体管具有放大作用是由于:(1)基区宽度很小,即从发射区注入到基区的载流子绝大部分可到达集电区;(2)发射结正偏,不仅使结电阻很小,而且基区中存在着大量由发射区注入的少数载流子;(3)集电结反偏,结电阻很大。前言511-1,3.晶体管内载流子的传输及电流放大系数前言6*直流共基极电流放大系数直流共基极电流放大系数的定义为按照图3-4所示的输运过程,α由以下三个因子组成:式中γ称为发射效率,也称注射比,它表示注入到基区的电子电流与发射极总电流之比,β*称为基区输运系数,α*称为集电区倍增因子前言7*共发射极电流放大系数共发射极电流放大系数定义为集电极电流IC与基

3、极电流IB之比:为导出β与α的关系,把IB=IE-IC代入上式,可得前言811-1,4晶体管的输入和输出特性Ⅰ为线性工作区,发射结处于正偏,集电结处于反偏;Ⅱ为饱和区,发射结和集电结均处于正偏;Ⅲ为截止区,发射结和集电结都为反偏。前言911-1,二,晶体管的直流特性和电流增益以均匀基区为例1,均匀基区晶体管直流特性的理论分析2,均匀基区晶体管的短路电流放大系数前言10*均匀基区晶体管理论分析在导出伏安特性表达式时作了如下几点假设:(1)发射结和集电结是理想的突变结,即杂质在发射区、基区和集电区都是均匀分布的;(2)晶体管是一维的,发射结和集电结是平行平面结,两结的面积相等;(3)外加电场

4、都降落在势垒区,势垒区以外的半导体材料或电极接触上都没有电场;(4)发射区和集电区的长度比少数载流子的扩散长度大得多,因此其两端的少数载流子密度等于其平衡值;(5)势垒区宽度比少数载流子扩散长度小得多,可忽略势垒区中的复合作用,也就是通过势垒区前后的电流值不变;(11)注入基区的少数载流子比基区的多数载流子不少得多,即不考虑大注入效应。前言11*理论分析以上二式即为均匀基区晶体管的直流伏安特性,它是均匀基区晶体管的基本方程。前言12*短路电流放大系数1.发射效率2.基区输运系数3.集电区倍增因子4.雪崩倍增因子短路电流放大系数总公式:前言13提高电流放大倍数的措施短路电流放大系数总公式提

5、高电流放大倍数的措施:1,教材P97,中间“根据……接近于1.”2,教材P99,中间“为提高……以上,“结论:前言14*漂移晶体管扩散结的晶体管基区自建电场电流短路放大倍数的推导结果前言15前言1611-1,三,反向电流和击穿电压1.ICB0:当发射极开路时,集电极-基极的反向电流定义为ICB0。2.IEB03.ICE04.VEB(fl)前言1711-1,三,反向电流和击穿电压5.BVEB0和BVCB0定义集电极开路时发射极-基极的击穿电压为BVEB0定义发射极开路时集电极-基极击穿电压为BVCB06.BVCE0、BVCER、BVCEX、BVCES基极开路,集电极-发射极的击穿电压为BV

6、CE0;基极-发射极短路,集电极-发射极的击穿电压为BVCES;基极-发射极接电阻Rb;集电极-发射极的击穿电压为BVCER;基极-发射极接电阻Rb和反偏电压VBB,集电极-发射极的击穿电压为BVCEX。前言1811-1,三,反向电流和击穿电压击穿电压:BVCE0、BVCER、BVCEX、BVCES前言1911-1,四,基极电阻由于基区很薄,基区存在一定的电阻rb,在多子流过基区时会产生压降,它对晶体管的特性有影响,如发射极电流集边效应,放大、频率特性变差和基极电阻引起的噪声等。前言20某些图形的 电阻公式前言2111-1,晶体管的小信号等效电路前言2211-2,双极晶体管频率、功率特性

7、1,频率特性几个主要的高频参数:截止频率、特征频率、高频功率增益和最高振荡频率等2,功率特性前言2311-2,频率、功率特性-截止频率曲线1表示共基极电流放大系数。随频率的变化,曲线2表示共发射极电流放大系数β随频率的变化。截止频率:当电流放大系数下降到低频值的(即0.707)时的频率特征频率:β值降到l(0dB)时的频率前言2411-2,频率、功率特性-特征频率fT要提高特征频率,fT,必须减小四个时间常数,下面分别讨论之。(1)

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