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晶體管的頻率特性與功率特性-閱讀頁

2025-05-29 00:30本頁面
  

【正文】 半導(dǎo)體器件物理? 小注入 :為維持電中性所增加的 多子可忽略 ? 大注入 :為維持電中性所增加的 多子不可忽略 基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) 小注入 大注入 基區(qū)多子濃度增大導(dǎo)致基區(qū)電導(dǎo)率增大 “ 基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) ” (基區(qū)電導(dǎo)率受注入電流調(diào)制) 半導(dǎo)體器件物理 第四章 晶體管的頻率特性和功率特性 半導(dǎo)體器件物理發(fā)射極電流集邊效應(yīng) (基區(qū)電阻自偏壓效應(yīng) ) 晶體管工作在大電流狀態(tài)時(shí),較大的基極電流流過基極電阻,將在基區(qū)中產(chǎn)生較大的橫向壓降,使發(fā)射結(jié)的正向偏置電壓從邊緣到中心逐漸減小,發(fā)射極電流密度則由中心到邊緣逐漸增大,由此產(chǎn)生發(fā)射極電流集邊效應(yīng)。 即發(fā)射極條寬越寬,距離發(fā)射極中心越遠(yuǎn),則基區(qū)橫向壓降越大,發(fā)射極電流集邊效應(yīng)就越明顯。 半導(dǎo)體器件物理 第四章 晶體管的頻率特性和功率特性 半導(dǎo)體器件物理防止發(fā)射極電流集邊效應(yīng) 為了減小基區(qū)橫向壓降,防止發(fā)射極電流集邊效應(yīng),應(yīng)盡量縮小發(fā)射極寬度。 因此,在選擇條寬時(shí),既要防止電流集邊,使發(fā)射結(jié)面積得到充分利用,而盡量選用較小的條寬;但又不能選取過小的條寬,使工藝難度增大。 因?yàn)榫w管在受到電學(xué)特性限制的同時(shí),還要受到熱學(xué)特性的限制。 因此,晶體管的功率 主要耗散在集電結(jié) 上。 當(dāng) 結(jié)溫 Tj高于 環(huán)境溫度 Ta時(shí),熱量就靠溫差由管芯通過管殼向外散發(fā)。 在散熱條件一定的情況下,耗散功率 PC越大,結(jié)溫就越高。 與材料的電阻率和器件的可靠性有關(guān)。 提高晶體管最大耗散功率的主要措施 半導(dǎo)體器件物理 第四章 晶體管的頻率特性和功率特性 半導(dǎo)體器件物理 功率晶 體管的二次擊穿和安全工作區(qū) 二次擊穿是功率晶體管早期失效或損壞的重要原因,它已成為影響功率晶體管安全可靠使用的重要因素。 半導(dǎo)體器件物理 第四章 晶體管的頻率特性和功率特性 半導(dǎo)體器件物理晶體管二次擊穿的實(shí)驗(yàn)曲線 半導(dǎo)體器件物理 第四章 晶體管的頻率特性和功率特性 半導(dǎo)體器件物理 擊穿曲線上可用 A、 B、 C、 D四點(diǎn)將其分為四個(gè)區(qū)域。當(dāng)電流增加到 B點(diǎn),并在 B點(diǎn)經(jīng)過短暫的停留后,晶體管將由高壓狀態(tài)躍變到低壓大電流 C點(diǎn),若電路無限流措施,電流將繼續(xù)增加,進(jìn)入低壓大電流區(qū)域 CD段,直至最后燒毀。 半導(dǎo)體器件物理 第四章 晶體管的頻率特性和功率特性 半導(dǎo)體器件物理 二次擊穿對晶體管具有一定的毀壞作用。 若外加限流電阻,并適當(dāng)減小使用功率,對于二次擊穿耐量高的晶體管,可以得到可逆的二次擊穿特性,利用此特性可以制成二次擊穿振蕩器。 半導(dǎo)體器件物理 第四章 晶體管的頻率特性和功率特性 半導(dǎo)體器件物理二次擊穿的機(jī)理 ● 熱型(熱不穩(wěn)定型) :二次擊穿是局部溫度升高和電流集中往復(fù)循環(huán)的結(jié)果。(慢速型) ● 電流型(雪崩注入型) :由雪崩注入引起 雪崩擊穿即刻發(fā)生,所以此種擊穿的特點(diǎn)是器件由高壓小電流狀態(tài)向低壓大電流狀態(tài)過渡十分迅速,所需延遲時(shí)間很短,因此電流型二次擊穿是快速型的二次擊穿。 由最大集電極電流 ICM,極限電壓 BVCE0,最大功耗線和二次擊穿臨界線 PsB所限定的區(qū)域。 功耗線右邊( Ⅰ 區(qū))為功率耗散過荷區(qū)。 半導(dǎo)體器件物理 第四章 晶體管的頻率特性和功率特性 半導(dǎo)體器件物理 二次擊穿臨界線(圖中虛線) 由實(shí)驗(yàn)測定,它隨改善二次擊穿特性措施的實(shí)施而逐漸靠近最大功耗線。工作在此區(qū)內(nèi),晶體管將產(chǎn)生過熱點(diǎn),最終導(dǎo)致材料局部熔化,結(jié)間產(chǎn)生熔融孔而永久失效。 Ⅳ 區(qū)為 雪崩擊穿區(qū) 。 半導(dǎo)體器件物理 第四章 晶體管的頻率特性和功率特性 半導(dǎo)體器件物理 晶體管的安全工作區(qū) (圖中陰影部分) 安全工作區(qū)的大小與電路工作狀態(tài)有關(guān)。 半導(dǎo)體器件物理 第四章 晶體管的頻率特性和功率特性 半導(dǎo)體器件物理 如何擴(kuò)大安全工作區(qū) 首先,努力做到使安全工作區(qū)由最大集電極電流 ICM,最高集電極電壓 BVCE0和最大功耗線所限定。) 其次,通過選擇合適的材料和正確的
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