双载子接面电晶体

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1、Chap05雙載子接面電晶體簡介三端元件(二極體背對背連接)BJT(雙載子接面電晶體)BJT在嚴苛環境下的可靠度所設計的電路容易預測,元件參數不敏感非常高頻電路仍在廣汎使用-ECL,RF高電流趨動能力雙載子與MOS的結合--BiMos5.1元件構造與物理操作Npn或PnpCBE(基極外的兩極屬同型材料但掺雜濃度不同)主動模式(信號放大)-射基順偏,集基反偏截止模式-射基反偏,集基反偏飽和模式-射基順偏,集基順偏逆向主動模式-射基反偏,集基順偏5.1.1npn的主動模式少數載子ic=In=IseVBE/VTiB=iC/β射極電流iE

2、=iC+iB共基電流增益VBE會產生指數型的電流ic,只要CB反偏ic與集極電壓無關主動模式下—集極端像一個定電流源iB=1/βiciE≡iciSE=Is/αF5.2電壓電流特性5.2.1電路模型和慣用符號BJT的慣用符號主動模型電壓極性及電流方向電流從上到下上面電壓會比較高射極箭頭隱含射基電壓必須順偏的極性npn主動模式:EBJ順偏,集極電壓不要比集極電壓超過0.4V集極反偏電流(Icbo)射極開路時集極到基極的電流電流大小:奈安培級包含大量的漏電流大小值和Vcb有關Npn:Ic-Vbe特性曲線(指數型式),Ib-Vbe,Ie-

3、VbeVbe<0.5v一般直流分析Vbe=0.7vpnp:Ic-Vbe特性曲線(指數型式)特性曲線的溫度效應(Fig.5.17)—VBE的改變為-2mv/0C共基特性Ic對Vcb特性曲線—不同Ie下Ic對Vcb的圖形5.2.2電晶體特性的圖形表示法主動模式Vcb-0.4v(圖5.18b),每一特性線都會交於在電流值αIE大信號α=iC/iE共基電流增益—增量α或小信號α飽和操作時的ic-Vcb特性曲線Fig.4.14TheiC-vCBcharacteristicsforannpntransistorintheactivemode

4、.5.2.3ic和集極電壓的相依性—爾利效應共射極組態(Fig.5.19(a))共射特性曲線(Fig.5.19(b))Vce降低至C比B電壓低超過0.4v時,集基接面順偏電晶體進入飽和模式爾利效應--理想上IC不跟隨值VCE值不同而改變，但是，實際上，VCE值不同確實會改變IC，此一特性就是所謂的EarlyEffect，其方程示外差將曲線交在負的Vce軸上,Vce=-Va(爾利電壓)形成原因:特定Vbe下,增加集基接面的反偏電壓增加接面空乏區的寬度進而降低有效的積極寬度W,IS與iC會比例上升(式5.36)集極看入的O/P阻抗Fi

5、g.4.15(a)ConceptualcircuitformeasuringtheiC-vCEcharacteristicsoftheBJT.(b)TheiC-vCEcharacteristicsofapracticalBJT.5.2.4共射極特性採用而ib不是基射電壓Vbe主動區斜率和圖5.19不同共射電流增益ββ值與操作條件無關大信號或直流β,增量或交流β飽和電壓及飽和電阻(Eig.5.23)β值比主動區小過動因素飽和區的集射電阻--幾歐姆到幾十歐姆Fig.4.65Common-emittercharacteristics.N

6、otethatthehorizontalscaleisexpandedaroundtheorigintoshowthesaturationregioninsomedetail.Figure5.22TypicaldependenceofbonICandontemperatureinamodernintegrated-circuitnpnsilicontransistorintendedforoperationaround1mA.Figure5.23Anexpandedviewofthecommon-emittercharacteri

7、sticsinthesaturationregion.5.2.5電晶體崩潰外加電壓限制在EBJ和CBJ的崩潰效應共基組態---Ie=0時BVCBO(大於50V)共射組態---Ib=0時BVCEO(耐壓LVCEO功率消耗保持在安全範圍—不會造成CBJ破壞性崩潰EBJ的累增崩潰電壓(6~8V)BVEBOVBEoN≡0.5V,VBE=0.7VCBJ(BCpn反偏)VBC≦VBCoN≡0.4VVCE≧0.3VPnpEBJ順偏VE

8、B>VEBoN≡0.5VCBJ反偏VCB>VCBoN≡0.4VvEC≧0.3V直流電壓關係式5.3.1大信號轉移特性圖5.26(a)輸入電壓(加在基極與射極間)=偏壓(直流偏壓)+信號(交流信號)電阻Rc的功能:(1)集級產生直流偏壓;(2)集級信