[理學(xué)]微電子器件(已修改)
2025-01-31 07:34 本頁面
【正文】 電流放大系數(shù)與頻率的關(guān)系 對高頻信號進(jìn)行放大時(shí)，首先用被稱為 “偏置” 或 “工作點(diǎn)” 的直流電壓或直流電流使晶體管工作在放大區(qū)，然后 把欲放大的高頻信號疊加在輸入端的直流偏置上 。 當(dāng) 信號電壓的振幅遠(yuǎn)小于（ kT/q） 時(shí)，稱為 小信號 。這時(shí)晶體管內(nèi)與信號有關(guān)的各電壓、電流和電荷量，都由直流偏置和高頻小信號兩部分組成，其高頻小信號的振幅都遠(yuǎn)小于相應(yīng)的直流偏置。各高頻小信號電量之間近似地成 線性關(guān)系 。 電流、電壓和電荷量的符號（以基極電流為例） 總瞬時(shí)值 ： 其中的直流分量： 其中的高頻小信號分量： 高頻小信號的振幅： bBB iIi ??bbbbb edd,e ijIjtiIi tjtj ?? ?? ???BIbI 由于各小信號電量的振幅都遠(yuǎn)小于相應(yīng)的直流偏置，而且是疊加在直流偏置上的，所以可 將小信號作為總瞬時(shí)值的 微分來處理 。仍以基極電流為例，即： Bb dii ?Bb dIi ?或 隨著信號頻率 f 的提高， 和 的幅度會減小，相角會滯后。 以 分別代表高頻小信號的發(fā)射結(jié)注入效率、基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)、共基極和共發(fā)射極電流放大系數(shù) ，它們都是復(fù)數(shù)。對極低的頻率或直流小信號，即當(dāng) ω → 0 時(shí)，它們分別成為 。 ???? ???? 和、 ?flg??lg??lg0000 ???? 和、 ??? ?? 以 PNP 管為例，高頻小信號電流從流入發(fā)射極的 ie 到流出集電極的 ic ，會發(fā)生如下變化： p c ccpcp c cp c ccpcp c cpepcepe0eccb iiiiiiiiiiiiiiv ??????????? ??? ???peeTE ii C ?? ??ie ipe ipc ipcc ic ie ic CTE CDE CTC pcDE iC ?? ??p c cdc ix?? ?? cTC iC ?? ?? 高頻小信號電流在晶體管中的變化 基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)與頻率的關(guān)系 高頻小信號基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)的定義 基區(qū)中到達(dá)集電結(jié)的 少子電流的 高頻小信號分量 ipc 與從發(fā)射結(jié)注入基區(qū)的 少子形成的 高頻小信號 電流分量 ipe 之比，稱為高頻小信號基區(qū)輸運(yùn)系數(shù) ，記為 ，即： 基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)隨頻率的變化主要由少子的基區(qū)渡越時(shí)間所引起。 pcpeii?? ? ???? (1) 復(fù)合損失使 的物理意義：基區(qū)中單位時(shí)間內(nèi)的復(fù)合率為 ，少子在渡越時(shí)間 ?b 內(nèi)的復(fù)合率為 ，因此到達(dá)集電結(jié)的未復(fù)合少子占進(jìn)入基區(qū)少子總數(shù) ，這就是 。這種損失對直流與高頻信號都是相同的。 基區(qū) 渡越時(shí)間 的作用 (2) 時(shí)間延遲使相位滯后 對角頻率為 ω 的高頻信號，集電結(jié)處的信號比發(fā)射結(jié)處在相位上滯后 ω?b ，因此在 的表達(dá)式中應(yīng)含有因子 。 be j??? (3) 渡越時(shí)間的分散使 減小 ? ?bB1 ???????*??? ?bB??? ?B1?1*0 ??*0?*0?*?? 已知在直流時(shí)， ，現(xiàn) 假定 上述關(guān)系也適用于高頻小信號，即： 由電荷控制法求 高頻小信號空穴電流的電荷控制方程為 當(dāng)暫不考慮復(fù)合損失時(shí)，可先略去復(fù)合項(xiàng) 。 bbpe pcBddqqiit ?? ? ?BpCbQI??bp c b b p cb,qi q i????或bBq????基區(qū) ipe ipc 代入略去 后的空穴電荷控制方程中，得： pcbp e p c b b p cddddiqi i j itt? ? ?? ? ? ?bBq?p e b p c( 1 )i j i???? 再將復(fù)合損失考慮進(jìn)去，得： 0b1 j??????? ??pcpe b11iij ???? 上式可改寫為 一般情況下， 得： 式中， 代表復(fù)合損失， 代表相位的滯后， 代表 ?b 的分散使 的減小。 b0B1 ?? ?? ??be j???22b11 ???1b( t g )022be1j ??????????? ??1b b bb1 , 1 , tg ,? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ?b022be1j?????????? ??*?? 在復(fù)平面上的表示 20b2 2 2b| | 1| | ( 1 )| | 1O B O AO P O P
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