半導(dǎo)體器件物理PPT電子課件 3-2

§3.3晶體管的直流伏安特性晶體管的直流伏安特性曲線是指晶體管輸入和輸出的電流—電壓關(guān)系曲線。晶體管的三個(gè)端．共有四個(gè)參數(shù)：輸入電流、輸入電壓、輸出電流和輸出電壓?？梢园讶魏蝺蓚€(gè)參數(shù)之間的關(guān)系用曲線表示出來(以其余兩個(gè)；參數(shù)中的一個(gè)作為參變數(shù))得到一族曲線，最常用的是輸入特性曲線和輸出特性曲線。晶體管曲直流特性曲線比較形象地反映了晶體管內(nèi)部的物理過程，它不僅對于晶體管的使用者是重要的，對于晶體管的設(shè)計(jì)和制造者同樣也是很重要的。

共基極連接的直流特性曲線RE為發(fā)射極串聯(lián)電阻，用以控制和調(diào)節(jié)IC或UEB。一、共基極直流輸入特性曲線

在不同的

UCB

下，改變

UEB，測量

IE，便可得出一族

IE-UEB曲線，這族曲線稱為共基極直流輸入特性曲線，如圖3.2l(a)所示。

由于

Ae為發(fā)射結(jié)面積，jp(X1)和jn(X2)都隨正向壓降而呈指數(shù)增大，因此IE也與UEB成指數(shù)關(guān)系。實(shí)際上輸入特性曲線就是正向PN結(jié)的特性曲線，但也存在著差別：在同樣UEB下，IE隨著UCB增大而增大，這是因?yàn)榧姌O空間電荷區(qū)寬度隨著UCB的增大而增加，因而有效基區(qū)寬度減小，使得在同樣UEB下，基區(qū)少子濃度梯度增大，所以IE增大。這種有效基區(qū)寬度隨UCB的增大(減小)而減小(增大)的現(xiàn)象，就是上面討論的基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)。所以，輸入特性曲線隨著UCB的增大而左移。二、共基極直流輸出特性曲線

在不同的

IE

下，改變

UCB，測量IC，便可得出一族

IC-UCB

曲線，這族曲線稱為共基極直流輸出特性曲線，如圖3.2l(b)所示。UCB>0時(shí)，ICB

IE(因?yàn)镮CB＝0

IE，0

1)，而且基本與UCB

無關(guān)。在

UCB=0時(shí),IC仍保持不變，這是因?yàn)樵赨CB=0時(shí)，基區(qū)靠集電結(jié)空間電荷區(qū)邊界處少子濃度等于平衡少子濃度，但因基區(qū)中存在少子濃度梯度，不斷地有少子向集電結(jié)邊界擴(kuò)散，為了保證該處少子濃度等于平衡少子濃度，漂移通過集電結(jié)的少子必須大于從集電區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的少子(擴(kuò)散到基區(qū)靠近集電結(jié)邊界的少子仍然靠漂移通過集電結(jié))，因而雖然

UCB=0，但I(xiàn)C不等于零。要使集電極電流減至零，必須在集電結(jié)上加一個(gè)小的正向偏壓，使基區(qū)中少子濃度梯度接近于零方可。

共發(fā)射極連接的直流特性曲線RB為基極串聯(lián)電阻，用以控制UBC或

IC?！?.5晶體管的頻率特性前面對晶體管的分析僅限于直流情況，忽略了載流子傳輸?shù)膭討B(tài)過程和晶體管的一些寄生參數(shù)的影響。但當(dāng)輸入為交流信號，且頻率高到一定程度時(shí)，傳輸?shù)乃矐B(tài)過程和一些寄生電容的影響就不得不考慮了。隨著頻率的增高，一方面構(gòu)成晶體管的PN結(jié)寄生電容的等效阻抗下降，對結(jié)電容的充放電電流將增如；另一方面，由于信號變化節(jié)奏加快，晶體管載流子的傳輸時(shí)間也會影響信號的傳輸，最終將導(dǎo)致晶體管電流放大能力的下降和信號相移的增加。因此，晶體管的使用頻率受到限制。所以，可按工作頻率范圍把晶體管分為低頻晶體管、高頻晶體管和超高頻晶體管三種。低頻晶體管只能在3MHz以下的頻率范圍內(nèi)使用，高頻晶體管可在幾十到幾百兆赫的頻率下使用。能在750MHz以上頻率范圍內(nèi)使用的晶體管稱為超高頻晶體管。

晶體管的高頻等效電路和交流電流放大系數(shù)

在小信號下，非線性晶體管在工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)可以看成是線性的，等效電路實(shí)際是指小信號等效電路。1.

晶體管共基極高頻等效電路發(fā)射結(jié)和集電結(jié)之間的相互關(guān)系？用一個(gè)與rC并聯(lián)的內(nèi)阻無窮大的受控電源ie來表示ie對ic的控制關(guān)系——晶體管的高頻T型等效電路——在直流或低頻時(shí)，電容的影響可忽略。因此，將圖3.39中的電容看成開路，就可得到晶體管低頻“T”型等效電路了。2.

晶體管的共基極交流放大系數(shù)：延遲時(shí)間d：集電結(jié)空間電荷區(qū)延遲時(shí)間§3.7晶體管的開關(guān)特性前面討論的晶體管工作于線性區(qū)域，即輸出電流與輸入電流呈線性關(guān)系，也可說晶體管工作于放大狀態(tài)。工作于放大狀態(tài)的晶體管常常應(yīng)用在放大電路中。在數(shù)字電路、自動控制和其他很多領(lǐng)域，晶體管還被廣泛用做開關(guān)元件，這是因?yàn)榫w管具有良好的開關(guān)特性。

晶體管的開關(guān)作用1.

晶體管的開關(guān)作用好開關(guān)特性，即晶體管導(dǎo)通時(shí)的壓降要小，截止時(shí)反向漏電流要小，開關(guān)時(shí)間要短。2.

晶體管的開關(guān)工作區(qū)域

晶體管做開關(guān)運(yùn)用時(shí)，它