【正文】 bb peWW LL? ? ? ????? ? ? ? ??????20 222112 12e b be b bb pe nbb pe nbWWWWLLLL?????? ? ? ???000011 1 1????????22012e b bb pe nbWWLL????? 低頻共基極電流增益 三、電流放大系數(shù)與材料結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系 A. 發(fā)射效率 0011()11()beWpe p e bnen b eWJ D N x d xJD N x d x????? ? ??11 ebRR?? 與均勻基區(qū)形式相同 ?證明分母第二項(xiàng)為方塊電阻之比 計(jì)算基區(qū) R□ b ，在平行結(jié)平面取薄層 dx，認(rèn)為 dx層內(nèi)的雜質(zhì)均勻分布，其電阻率為 ( ) 1 ( ) 1 ( )b b pb bx x q N x? ? ??? 低頻共基極電流增益 dx層方塊電阻 厚度 Wb的薄層電阻 R□ b 應(yīng)由無數(shù)個(gè) dx薄層電阻并聯(lián) 所以 所以 同理，對(duì)發(fā)射區(qū) () 1()()bb p b bxd R xd x q N x d x????0011 ()()bbWWp b bbbq N x d xR d R x ?????01()eene eWRq N x dx? ?? ?01()eene eWR q N x dx??? ? 低頻共基極電流增益 ,b je jcR x x?2 4() x D tb B S B CN x N e N????如何求 R□ b 計(jì)算法：由所測(cè)得的 將高斯分布 代入 求得 1 ()jcjexp b bxbq N x d xR ?? ?? ????jcxbpbbdxxNqR 039。大電流下電中性 39。 DpN?c crJJ?39。ggg EEE ???本征載流子濃度與帶隙寬度直接相關(guān) 發(fā)射區(qū)有效雜質(zhì)濃度降低為 ? ? ??????? De f fDiig NNnnE 2 非理想效應(yīng) 發(fā)射區(qū)有效雜質(zhì)濃度降低，導(dǎo)致發(fā)射效率下降為 *俄歇復(fù)合 發(fā)射區(qū)少子空穴壽命 *基區(qū)表面復(fù)合 基區(qū)表面復(fù)合電流 俄歇復(fù)合 通過復(fù)合中心復(fù)合 非理想效應(yīng) 表面復(fù)合對(duì)基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)的影響可表示為 對(duì)均勻基區(qū) 對(duì)緩變基區(qū) S為復(fù)合速率 非理想效應(yīng) 集電極集邊效應(yīng) ◆ 發(fā)射區(qū)電流分布 高發(fā)射結(jié)偏壓下，發(fā)射結(jié)邊緣的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中間部分的電流 ,這種現(xiàn)象稱為 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) (又稱基極電阻自偏壓效應(yīng) ) 。 擊穿時(shí) 得 不可片面追求 ,要顧及 ；改變 可調(diào)節(jié) ceoBV cboBV c c e o c e o c boI I M I M I?? ? ?,11 c b oceo MIIMM ????? ceoI ??11 ( ) 1 ( )nnB c e o c b oM V V B V B V??? ? ? ???1 1n c b o c b oc e o c b o nnB V B VB V B V ? ??? ? ? ???ceoBV ? ceoBV 非理想效應(yīng) ? 平面管：如圖 時(shí)， e區(qū)電位隨 c區(qū)電位升高而升高，使 eb結(jié)反偏 對(duì)線性緩變集電結(jié)： cb PTVV?? ?cb PTVV?c bo pT e boB V V B V??(279) 1031 2 ( )[]Dm VVx qa?? ??3 300( 2 ) 81 2 1 2bp T bq a W qVW ??? ???? (280) 如右圖所示 非理想效應(yīng) 00 CBC E SC E XC E RCE BVBVBVBVBV ???? 非理想效應(yīng) ?勢(shì)壘局部穿通 非理想效應(yīng) 3. 消除結(jié)電場(chǎng)集中措施（對(duì) BVcb0 影響） ，使結(jié)彎曲處曲率半徑增大 npn平面管，濃硼擴(kuò)散保護(hù)環(huán)可以增大結(jié)彎曲處曲率半徑 ?0CBBV 非理想效應(yīng) c. 采用圓角圖形，使球面結(jié)成為柱面結(jié) d. 采用分壓環(huán) 非理想效應(yīng) e. 采用刻槽工藝 非理想效應(yīng) 等效電路模型 隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域正逐步擴(kuò)大，EbersMoll模型就是一種適用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)的表述簡(jiǎn)單的模型，它于 1954年由此二人提出，適用于右圖所示的所有工作區(qū)。 ：考慮了正向渡越時(shí)間 τ F隨集電極電流 IC的變化 ， 解決了在大注入條件下由于基區(qū)展寬效應(yīng)使特征頻率 fT和 IC成反比的特性 。 等效電路模型 CEE ?FCCI?RECI?BBr?LEILCIECCCCTIII ??ErBCrC ?39。 ③ 特征頻率 ： β＝ 1所對(duì)應(yīng)的工作頻率（電流放大最高工作頻率） 常用 “ 分貝 ” 表示電流放大系數(shù) (dB) (dB) 截止頻率時(shí)，電流 放大系數(shù)下降了 3分貝 特征頻率下，電流放 大系數(shù)為 零分貝 f? 0? 0 2?f? 0? 0 2?Tf20 lg???20 lg???? ?,ff??? ?Tfdb321lg20 ?? 頻率上限 晶體管截止頻率 6分貝倍頻程段 （ β增減一倍，放大系數(shù)變化 6dB） 6分貝倍頻程段 ＝常數(shù)，這個(gè)常數(shù)就是 （亦稱為 增益帶寬積 ） 好處：可以在較低頻率下測(cè)出 最高振蕩頻率 ：定義功率增益 （ 0dB）所對(duì)應(yīng)的頻率 高頻時(shí)除了 β下降， 還有相移 TfTf TfMf0 1PinPK P??Tff ?? ???f 頻率上限 晶體管截止頻率 BJT電流放大系數(shù)的頻率關(guān)系 ◆ 共基極運(yùn)用電流放大系數(shù) 39。1 ( )eee T e D eiij r C C?? ??* 01 ( )c d e ec c s eT c T c e T e D ei r ii r ij C j C j r C C? ? ?? ? ?? ? ? ? ???而 （ 388） 頻率上限 BJT電流放大系數(shù)的頻率關(guān)系 得 ?最后可以導(dǎo)出（過程略） ?對(duì)平面管有 121 ()2 1 . 4 1 . 4 2b m cT e T e T c c s T cn b s lWxf r C C r CD? ? ????? ? ? ? ???? ?? 頻率上限 BJT電流放大系數(shù)的頻率關(guān)系 的因素和提高 的途徑 影響 因素 ① 基區(qū)渡越時(shí)間 ② 發(fā)射極延遲時(shí)間 ③ τd， τc較 τe， τb小 ,但高頻管若采取措施降低了 τe， τb ,則應(yīng)認(rèn)真對(duì)待此二延遲時(shí)間 Tf TfTf2(1 )bb nbWmD? ?? ?e e TerC? ? 頻率上限 ⑤ 做好 Al電極歐姆接觸 ⑥ 注意管殼的設(shè)計(jì)及選擇 ,以減小雜散電容 ⑦ 在結(jié)構(gòu)參數(shù)均相同時(shí) ,npn管較 pnp管有較高的 fT(DnDp) 的因素和提高 的途徑 提高 fT的措施 ① 減薄基區(qū)寬度 Wb,可采用淺結(jié)擴(kuò)散或離子注入技術(shù) ② 降低基區(qū)摻雜濃度 Nb以提高 Dnb。 開關(guān)特性 ? 思考如圖 npn晶體管，由截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換為飽和態(tài)，然后再轉(zhuǎn)換為截止態(tài)。在 t＝ 0時(shí)，假定變化為，如圖。這時(shí)也有少部分電荷注入到基區(qū)中。（ c）晶體管工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中集電極電流隨時(shí)間的變化。時(shí)，基極驅(qū)動(dòng)繼續(xù)提供電流，將晶體管驅(qū)動(dòng)到飽和態(tài)，在器件內(nèi)建立起穩(wěn)態(tài)的少子分布。晶體管在正向有源區(qū)時(shí)，集電結(jié)反偏，于是肖特基二極管反偏，在電路中不起作用。肖特基二極管的開啟電壓比較小，所以大部分過?；鶚O電流都被肖特基二極管從基區(qū)中分流走了，因此儲(chǔ)存在基區(qū)和集電區(qū)中的過剩少子電荷的數(shù)量就大大減少了。 大信號(hào)開關(guān) 大信號(hào)開關(guān) 其它的雙極晶體管結(jié)構(gòu) ? 這一節(jié)要簡(jiǎn)單介紹三種特殊的雙極晶體管結(jié)構(gòu)。 多晶硅發(fā)射區(qū)雙極晶體管 ? 圖 npn型雙極晶體管的理想化橫截面圖。若將赭摻入硅雙極晶體管的基區(qū)中，禁帶寬度的降低一定會(huì)影響器件的特性。然而，赭硅基區(qū)晶體管靠近集電結(jié)處的禁帶寬度比硅基區(qū)晶體管的要小。圖 n型鋁鎵砷 /p型砷化鎵結(jié)的能帶圖。同時(shí)，砷化鎵 npn型晶體管，基區(qū)中的少子電子遷移率很高。壽命小不會(huì)影響窄基區(qū)器件的基區(qū)渡越時(shí)間，但是它造成發(fā)射結(jié)的復(fù)合電流較大，這就降低了復(fù)合系數(shù)，減小了電流增益。中心區(qū)（基區(qū)）非常窄，所以這兩個(gè)結(jié)稱為互作用結(jié)。 ? 當(dāng)晶體管工作在正向有源區(qū)時(shí)，晶體管一端的電流（集電極電流）受另外兩個(gè)端點(diǎn)所施加的電壓（發(fā)射結(jié)電壓）的控制。 ? 共發(fā)射極電流增益是三個(gè)因素的函數(shù) — 發(fā)射效率，基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)，和復(fù)合系數(shù)。 ? 。 總結(jié) ? 晶體管的三種等效電路或數(shù)學(xué)模型。 ? 晶體管的截止頻率是表征晶體管品質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，它是共發(fā)射極電流增益的幅度變?yōu)?1時(shí)的頻率。 總結(jié) 習(xí)題 n++p+n型雙極晶體管，處于熱平衡狀態(tài)