第5章 晶体管功率特性.ppt

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1、电子器件基础湖南大学电子科学与技术专业1第5章晶体管功率特性第1节基区电导调制效应第2节有效基区扩展效应第3节发射极电流集边效应第4节晶体管最大耗散功率第5节晶体管二次击穿和安全工作区电子器件基础晶体管功率特性2掌握双极型晶体管大注入效应、基区扩展效应和电流集边效应的本质和作用，最大耗散功率及其影响因素；理解二次击穿机理和安全工作区。本章要求：电子器件基础晶体管功率特性3电子器件基础晶体管功率特性功率晶体管：工作在高电压和大电流条件下，功率1W以上的晶体管；晶体管功率特性：大功率条件下晶体管性能的变化，小注入近似的假设不再成立，特别是电流增益和特征频率随电流增加而

2、下降，用极限参数描述；极限参数：最高电压，最大电流，最大耗散功率，二次击穿；极限参数限制晶体管的安全工作区。4第1节基区电导调制效应电子器件基础晶体管功率特性晶体管放大工作：VBE>0VBC<0发射区电子向基区注入，基区少子（电子）浓度增加；电中性要求多子（空穴）浓度等量增加，由基极正电源提供。E（N）C（N）B（P）pbpbnbnbppbnpb小注入：VBE>0VBC<0大注入：VBE>>0VBC<01基区载流子分布5电子器件基础晶体管功率特性小注入：nb<>npbpb=ppb+nb≈ppb大注入：nb～ppbnb>>npbpb=ppb+nb>>p

3、pb基区多子浓度大大增加，电阻率下降——基区电导调制。E（N）C（N）B（P）pbpbnbnbppbnpb小注入：VBE>0VBC<0大注入：VBE>>0VBC<06电子器件基础晶体管功率特性平衡时基区电阻率：晶体管放大工作时基区电阻率：小注入时：nb<>0VBC<0EC●n0注入基区载流子的运动8电子器件基础晶体管功率特性基区的多

4、子（空穴）在浓度梯度作用下向集电结扩散，但集电结反向电场EC阻挡空穴通过集电结，使得在集电结附近的基区中空穴（正电荷）积累，形成由集电结指向发射结的基区大注入自建电场E。N+NPpbnbppbnpb大注入：VBE>>0VBC<0EC●n0E○9电子器件基础晶体管功率特性对多子（空穴）：电场E的漂移作用与浓度梯度的扩散作用相反，即E阻碍空穴的进一步扩散，达到动态平衡时，基区空穴为稳定分布。对少子（电子）：电场E的漂移作用与浓度梯度的扩散作用相同，即E加速电子的扩散。N+NPpbnbppbnpb大注入：VBE>>0VBC<0EC●n0E○大注入自建电场的作用10电子器

5、件基础晶体管功率特性基区空穴电流密度：动态平衡时净空穴电流：自建电场：大注入自建电场的表示11电子器件基础晶体管功率特性小注入时：（nb<>NB）时：无论均匀基区或缓变基区，由大注入载流子浓度决定。12电子器件基础晶体管功率特性大注入基区载流子分布大注入时基区电子电流密度：对均匀基区晶体管：忽略基区复合：边界条件：13电子器件基础晶体管功率特性两边积分可求得：小注入特大注入极端大注入情况下，基区少子浓度分布的斜率减少一半。取即基区少子线性分布时发射

6、结边界处基区少子浓度。移项整理后得：14电子器件基础晶体管功率特性对缓变基区晶体管：基区少数载流子浓度的微分方程：设基区杂质分布为指数分布小注入微分方程为：解得：15电子器件基础晶体管功率特性大注入时，缓变基区与均匀基区具有相同结果。特大注入微分方程为：解得：16电子器件基础晶体管功率特性2大注入对电流放大系数的影响共射低频电流放大系数：式中基区体复合电流：基区载流子线性分布近似，取平均值：17电子器件基础晶体管功率特性表面复合电流：小注入发射区注入基区的电子电流：大注入均匀基区晶体管：18电子器件基础晶体管功率特性发射区中发射结边界处少子浓度：基区注入发射区的空

7、穴电流：取：代入：19电子器件基础晶体管功率特性小注入特大注入小注入→大注入：注入n0vβ0复合项反注入项β0两项作用互抵时，得到β0的最大值。20电子器件基础晶体管功率特性求导可得β0出现极大值时：时，复合项起主要作用，β0随注入增大而上升；时，反注入项起主要作用，β0随注入增大而下降。大注入时：随工作电流增大，β0线性下降由于：21电子器件基础晶体管功率特性3大注入对基区渡越时间的影响载流子基区渡越时间：均匀基区晶体管小注入时：基区渡越时间：22电子器件基础晶体管功率特性大注入时，均匀基区和缓变基区均为：基区渡越时间：大注入自建电场的作用，加速注入载流子的运动

8、，相当于扩