【正文】 (20mslcDxqvJNq ??+??20)1(2 mDslcDcD xNqvJqNVV +????Dslcr NqvJ ? 31 有效基區(qū)擴展效應 （ 429a） 圖 46 基區(qū)寬度隨電流的變化 210210 )1()1(?? +??+??Dmcrcmm NpxJJxx? 當 pND時，即小注入情況， xm≈xm0，集電結(jié)空間電荷區(qū)邊界不動。 注入載流子以及為維持電中性而增加的多子使得基區(qū)電阻率顯著下降 ，并且電阻 （ 導 ） 率隨注入水平變化 ， 稱為基區(qū)電導調(diào)制效應 由于基區(qū)電導調(diào)制效應，相當于基區(qū)摻雜濃度增大，穿過發(fā)射結(jié)的空穴電流分量增大，使 g降。bnbebnepebbebbpebbepebbeNqDAWILWNnNLWLW???????g +?+?+?+?69)(2 221 22200 nbebSnbbkTqVinbbbmpebbeDAWSALWenLpWxLW eb +++? ???b由于基區(qū)電導調(diào)制效應 ， 相當于基區(qū)摻雜濃度增大 ， 穿過發(fā)射結(jié)的空穴電流分量增大 ， 使 g降 。nNNnNqnNpNpbbbbnbbbbb???????+??+?+?+? ，基區(qū)電阻率大注入下，18 基區(qū)大注入效應對電流放大系數(shù)的影響 發(fā)射效率項 勢壘復合項 基區(qū)輸運（體復合）項 表面復合項 69)(2 221 22200 nbebSnbbkTqVinbbbmpebbeDAWSALWenLpWxLW eb +++? ???b 19 基區(qū)大注入效應對電流放大系數(shù)的影響 表示發(fā)射結(jié)勢壘復合的第二項在大注入下可以忽略 ， 故只需討論其余三項在大注入下如何變化 。可以說 ， 在大注入情況下 ， 大注入自建電場 取代 （ 掩蓋 ） 了由于雜質(zhì)分布不均勻所形成的電場 （ 緩變基區(qū)自建電場 ） 。 這個過程比較復雜，書中給出簡單近似分析。1 第四章 雙極型晶體管的功率特性 1 PN結(jié) 2 直流特性 3 頻率特性 4 功率特性 5 開關特性 （ 6， 7結(jié)型和絕緣柵場效應晶體管） 8 噪聲特性 大電流(大注入 ) 高電壓 (擊穿 ) 大功率 集電極最大允許工作電流ICM 基區(qū)大注入效應對電流放大系數(shù)的影響 (基區(qū)電導調(diào)制 ) 有效基區(qū)擴展效應 發(fā)射極電流集邊效應 發(fā)射極單位周長電流容量 線電流密度 晶體管最大耗散功率 PCM 2 1 PN結(jié) 2 npn管直流特性 3 頻率特性 4 功率特性 5 開關特性 6， 7結(jié)型和絕緣柵場效應晶體管 8 噪聲特性 3 ?晶體管的輸出功率受： 集電極最大電流 ICM 最大耗散功率 PCM 二次擊穿特性 （臨界功率） 最高耐壓 BVcbo、 BVceo 的限制。 在大注入情況下 ， 注入的大量非平衡少子將改變這個電場 。 因此 ， 不同電場因子的緩變基區(qū)在大注入下有相同的電子濃度分布 。 14 15 16 )0()()()0()()()(00bbpppppbpppppppnNxppxpnxnxnnxn?????+?+???+???????????????????bppbppBbbppbppBb NxpNxnNnNxpNxnNn11)(10)(10)0( 2)()()0( 時；時17 注入載流子以及為維持電中性而增加的多子使得基區(qū)電阻率顯著下降 ， 并且電阻 （ 導 ） 率隨注入水平變化 ， 稱為 基區(qū)電導調(diào)制效應 基區(qū)大注入效應對電流放大系數(shù)的影響 2. 基區(qū)電導調(diào)制效應 可見，非平衡少子濃度的變化引起基區(qū)電阻率的變化（調(diào)制） 實際上 ， 引起電阻率變化的因素包括高濃度的非平衡少子 ， 但作為基區(qū)電導調(diào)制效應影響電流放大系數(shù) （ 發(fā)射效率 ） 的是基區(qū)多子 —— 空穴 1 2 )(4 1 bpbb Nq ?? ?為小注入下，基區(qū)電阻率1 3 )(4 )(1 39。 都很大 （ 419） （ 418） ])0(2)0([])0(21)0(1[2])0(1[122bbbbnbebSbbbbnbbbbpebbenNnNDAWSANnNnLWNnLW???????b+++++++?nbebSnbbbnbebnepebbeDAWSALWNqDAWILW24)21(122+++? ??b（ 420） ]2[11111139。 由于大注入下擴散、漂移各半，電子濃度梯度只為小注入時的一半時即可維持與小注入下 相當?shù)碾娏髦?。 29 有效基區(qū)擴展效應 slcslpecqvJpq p vJJ???? （ 423） （ 424） （ 425） 左邊： （ 422） )0( )()0( 39。 )1( ?+?Dnn Npxx（ 429a） 210210 )1()1( ?? +??+??Dmcrcmm NpxJJxx34 有效基區(qū)擴展效應 對于 平面管 （ 以 n+pnn+為例 ） ， 其基區(qū)雜質(zhì)濃度高于集電區(qū) ， 集電結(jié)空間電荷區(qū)主要向集電區(qū)一側(cè)擴展 。時 ， E(0)=0； Jcr 39。cTcDslcr qWVNqvJ ??+?0~Wc內(nèi)積分， VDVc為集電結(jié)上電壓。 而 若 |E(x)|增大 ， 則 n減小 ， 這將使 |E(x) |減小 所以 ， 當 n=Nc時 ， 弱場下 ， 電場區(qū)將保持 n=Nc， 而dE/dx=0 EqJqvJn cc0??? 46 有效基區(qū)擴展效應 弱場情況 ? 有多余部分 n積累在電場區(qū)邊界做為負電荷層以維持電場 ， 弱場中只允許 n=Nc的電子流過 。39。39。 ? 為充分利用發(fā)射區(qū)面積 ， 限制集邊效應 ， 特規(guī)定：發(fā)射極中心到邊緣處的橫向壓降為 kT/q時所對應的發(fā)射極條寬為發(fā)射極有效寬度 ， 記為 2Seff。 61 發(fā)射極電流集邊效應 ? 定義： 沿極條長度方向 ， 電極端部至根部之間壓降為 kT/q時所對應的發(fā)射極長度稱為發(fā)射極有效長度 ? 作用：類似于基極電阻自偏壓效應 ， 但沿 Z方向 ，作用在結(jié)的發(fā)射區(qū)側(cè) ? 計算：與基極電阻相同求法求出發(fā)射極條等效電阻后 ,按定義求出 。 但一般難于計算 ， 可通過實驗測得 。 對于均勻基區(qū)管： 對于緩變基區(qū)管： 強場 弱場 圖 46 基區(qū)寬度隨電流的變化 BslcrCM NqvJJ ??CslcrCMcTcCslcrCMNqvJJqWVNqvJJ??+??39。 ③ 在允許的范圍內(nèi)適當提高集電結(jié)的偏壓及降低內(nèi)基區(qū)方塊電阻 。 71 晶體管最大耗散功率 PCM 最大耗散功率是從熱學角度限制晶體管最大輸出功率的參數(shù) 。 ? 晶體管最大耗散功率受熱阻 、 最高允許結(jié)溫和環(huán)境溫度限制 。 TAjMCMTAjC RTTPRTTP ?????當環(huán)境溫度為 T時 : AjMjMCMC TTTTPTP????)(76 晶體管最大耗散功率 PCM 最大耗散功率 熱阻 CooDoPPPPP+??h 轉(zhuǎn)換效率：小結(jié) CAjT PTTR ??TAjMCMTAjC RTTPRTTP ?????kAtRALALRPTTRIVVRTcAjT??????? 21??對片狀材料：熱路中電路中最高結(jié)溫：硅管 150~200℃ ，鍺管 85~120℃ 。 這段時間稱為 二次擊穿觸發(fā)時間 ， 記為 td。 (2)發(fā)生二次擊穿時 ， 原先大體上均勻分布的電流會急劇地集中在發(fā)射區(qū)的某一部分 ? 經(jīng)過大量實驗結(jié)果分析 ， 發(fā)現(xiàn)二次擊穿具有如下規(guī)律： (1)在 Ib＞ 0、 Ib＝ 0、 Ib＜ 0時都可以發(fā)生二次擊穿 ， 且在不同基極偏置條件下 ， 二次擊穿觸發(fā)功率 (PSB＝ ISBVSB)間滿足如下關系： PSBFPSB0PSBR 顯然 ， Ib＜ 0時 PSB最小 ， 意味著其它條件相同時基極反偏時最易發(fā)生二次擊穿 。 圖 4— 24所示為某鍺功率管的實驗曲線 。 2. 二次擊穿的特點及實驗結(jié)果分析 87 二次擊穿和安全工作區(qū) 圖 425 PSB與外延層厚度及環(huán)境溫度的關系 2. 二次擊穿的特點及實驗結(jié)果分析 88 二次擊穿和安全工作區(qū) (7) 一般耗散功率 PCM大的晶體管 ， 集電結(jié)面積都較大 ， 這使得雜質(zhì)分布的不均勻性及缺陷數(shù)目均有所增加 ， 致使 PSB相對減小 (8)發(fā)生二次擊穿時整個晶體管無明顯的溫升 。 這是二次擊穿時 “ 過熱點 ”溫度超過了半導體的熔點產(chǎn)生局部熔化 ， 冷卻后再結(jié)晶所致 。 晶體管的結(jié)面積越大，存在不均勻性的危險也越大，越易發(fā)生二次擊穿。 (3.) 改善及預防措施 3. 二次擊穿原因分析及改善措施 95 二次擊穿和安全工作區(qū) 發(fā)射極鎮(zhèn)流電阻 對 梳狀結(jié)構(gòu)電極 ， 在每一單元發(fā)射極條上加串聯(lián)電阻 REi， (如圖 427)。 （快速型二次擊穿） Vce→ BVceo Jc=Jco=qvslNc VceBVceo。 00 ?? ? bb IeIe II3. 二次擊穿原因分析及改善措施 電流較小 電壓更高 105 夾緊效應 集中效應 106 二次擊穿和安全工作區(qū) 二 、 雪崩注入二次擊穿 (3.) 雪崩注入二次擊穿臨界線 （ 4.） 改善或消除措施 當 R≈rb時 ， 相當于二等值電阻對 Ic分流 ,ISB降至最小值 。 ③采用鉗位二極管。 ?區(qū)域 V為 電流過荷區(qū) 。當脈寬＞ ls時，其測量結(jié)果與直流情況無異。 115 二次擊穿和安全工作區(qū) 2. 二次擊穿的特點及實驗結(jié)果分析 3. 二次擊穿原因分析及改善措施 1. 二次擊穿現(xiàn)象 4. 安全工作區(qū) 小結(jié) 116 本章小結(jié) 1 PN結(jié) 2 直流特性 3 頻率特性 4 功率特性 5 開關特性 （ 6， 7結(jié)型和絕緣柵場效應晶體管） 8 噪聲特性 大電流(大注入 ) 高電壓 (擊穿 ) 大功率 集電極最大允許工作電流ICM 基區(qū)大注入效應對電流放大系數(shù)的影響 有效基區(qū)擴展效應 發(fā)射極電流集邊效應 發(fā)射極單位周長電流容量 線電流密度 晶體管最大耗散功率 PCM