雙極晶體管直流特性

雙極晶體管直流特性第1頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四3.1雙極晶體管的基礎(chǔ)由兩個(gè)相距很近的pn結(jié)組成：分為：npn和pnp兩種形式基區(qū)寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于少子擴(kuò)散長度發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)發(fā)射極集電極基極第2頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四1、雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類型:npn型和pnp型。

e-b間的pn結(jié)稱為發(fā)射結(jié)(Je)c-b間的pn結(jié)稱為集電結(jié)(Jc)中間部分稱為基區(qū)，連上電極稱為基極，用B或b表示（Base）；一側(cè)稱為發(fā)射區(qū)，電極稱為發(fā)射極，用E或e表示（Emitter）；另一側(cè)稱為集電區(qū)和集電極，用C或c表示（Collector）。兩種極性的雙極型晶體管4/4/2023第3頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四雙極型晶體管的符號(hào)在圖的下方給出，發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極電流的實(shí)際方向。從外表上看兩個(gè)N區(qū),(或兩個(gè)P區(qū))是對(duì)稱的，實(shí)際上發(fā)射區(qū)的摻雜濃度大，集電區(qū)摻雜濃度低，且集電結(jié)面積大。基區(qū)要制造得很薄，其厚度一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米。第4頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四加在各PN結(jié)上的電壓為：PNP管：NPN管：根據(jù)兩個(gè)結(jié)上電壓的正負(fù)，晶體管可有4種工作狀態(tài)：E結(jié)＋＋－－工作狀態(tài)放大狀態(tài)，用于模擬電路飽和狀態(tài)，用于數(shù)字電路截止?fàn)顟B(tài)，用于數(shù)字電路倒向放大狀態(tài)C結(jié)－＋－＋2、偏壓與工作狀態(tài)第5頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四放大狀態(tài)：飽和狀態(tài)：截止?fàn)顟B(tài)：倒向放大狀態(tài)：3、少子分布與能帶圖第6頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四NPN晶體管在平衡狀態(tài)下的能帶圖：ECEFEVNNP4、NPN晶體管在4種工作狀態(tài)下的能帶圖：第7頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四NPN晶體管在4種工作狀態(tài)下的能帶圖：放大狀態(tài)：飽和狀態(tài)：截止?fàn)顟B(tài)：倒向放大狀態(tài)：第8頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四（1）基區(qū)必須很薄，即WB<<LB；3-2均勻基區(qū)晶體管的放大系數(shù)1、晶體管的放大作用

均勻基區(qū)晶體管：基區(qū)摻雜為均勻分布。少子在基區(qū)中主要作擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，又稱為擴(kuò)散晶體管。

緩變基區(qū)晶體管：基區(qū)摻雜近似為指數(shù)分布，少子在基區(qū)中主要作漂移運(yùn)動(dòng)，又稱為漂移晶體管。要使晶體管區(qū)別于兩個(gè)二極管的串聯(lián)而具有放大作用，晶體管在結(jié)構(gòu)上必須滿足兩個(gè)基本條件：（2）發(fā)射區(qū)的雜質(zhì)總量遠(yuǎn)大于基區(qū)，當(dāng)WE與WB接近時(shí)，即要求NE

>>NB。第9頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四晶體管放大電路有兩種基本類型，即共基極接法與共發(fā)射極接法。先討論共基極接法（以PNP管為例）：BECBPNPNENBNCIEIBIC第10頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四nnpIFVEVEECEVVE0IF第11頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四VCnpIRVCVC0IR第12頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四IFIRVEVCnpnIFIRVEVCnpnICIEEBCBαIErErCRL第13頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四VP區(qū)N區(qū)0為了理解晶體管中的電流變化情況，先復(fù)習(xí)一下PN結(jié)中的電流：第14頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四忽略勢壘區(qū)產(chǎn)生復(fù)合電流，處于放大狀態(tài)的晶體管內(nèi)部的各電流成分如下圖所示：第15頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四從IE

到IC，發(fā)生了兩部分虧損：InE

與Inr。要減小InE，就應(yīng)使NE

>>NB

；要減小Inr

，就應(yīng)使WB

<<LB

。第16頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四

定義：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)零偏時(shí)的IC

與IE

之比，稱為共基極直流短路電流放大系數(shù)，記為α，即：BECBPNPNENBNCIEIBIC第17頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四共發(fā)射極接法：

定義：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)零偏時(shí)的IC與IB之比，稱為共發(fā)射極直流短路電流放大系數(shù)，記為β，即：ECBNPIEIBICPE第18頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)，及的關(guān)系，可得β與α之間有如下關(guān)系：對(duì)于一般的晶體管，α=0.950～0.995，β=20～200。第19頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四

定義：由發(fā)射結(jié)注入基區(qū)的少子電流IpE

與總的發(fā)射極電流IE

之比，稱為注入效率（或發(fā)射效率），記為，即：2、電流放大系數(shù)中間參數(shù)的定義第20頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四

定義：基區(qū)中到達(dá)集電結(jié)的少子電流IpC與從發(fā)射結(jié)注入基區(qū)的少子電流IpE之比，稱為基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)，記為β*，即：由于空穴在基區(qū)的復(fù)合，使JpC<JpE。第21頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四3.基區(qū)傳輸系數(shù)1)用電流密度方程求基區(qū)傳輸系數(shù)用連續(xù)性方程求解基區(qū)非平衡載流子濃度第22頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四這里必須采用薄基區(qū)二極管的精確結(jié)果，即:pB(0)pB(x)x0WB近似式，忽略基區(qū)復(fù)合精確式，考慮基區(qū)復(fù)合第23頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四再利用近似公式：(x很小時(shí)），得：根據(jù)基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)的定義，得：第24頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四靜態(tài)下的空穴電荷控制方程為：2)利用電荷控制法來求β*。另一方面，由薄基區(qū)二極管的近似

公式：從上式可解出：，代入Jpr

中，得：BEC0WBJpEJpC第25頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四上式中，即代表了少子在基區(qū)中的復(fù)合引起的電流虧損所占的比例。要減少虧損，應(yīng)使WB↓，LB↑。

β＊的典型值：WB=1μm，LB=10μm，β＊=0.9950。第26頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四3、基區(qū)渡越時(shí)間

定義：少子在基區(qū)內(nèi)從發(fā)射結(jié)渡越到集電結(jié)所需要的平均時(shí)間，稱為少子的基區(qū)渡越時(shí)間，記為?？梢栽O(shè)想，在期間，基區(qū)內(nèi)的少子全部更新一遍，因此：。將：代入，得：。因此又可表為：

注意與的區(qū)別如下：第27頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四的物理意義：時(shí)間，代表少子在單位時(shí)間內(nèi)的復(fù)合幾率，因而就代表少子在基區(qū)停留期間被復(fù)合的幾率，而則代表未復(fù)合掉的比例，也即到達(dá)集電結(jié)的少子電流與注入基區(qū)的少子電流

4、表面復(fù)合的影響（自學(xué)）之比。代表少子在基區(qū)停留的平均第28頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四

5、注入效率

定義：由發(fā)射結(jié)注入基區(qū)的少子電流IpE

與總的發(fā)射極電流IE

之比，稱為注入效率（或發(fā)射效率），記為，即：第29頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四當(dāng)WB

<<LB

及WE

<<LE時(shí)，有：代入γ中得：為提高，應(yīng)使NE>>NB，即（NB/NE）<<1，則上式可近似寫為：第30頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四已知：，代入中，再利用愛因斯坦關(guān)系：，得：注意：DB、DE代表少子擴(kuò)散系數(shù)，μB、μE

代表多子遷移率。得：第31頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四利用方塊電阻的概念，可有更簡單的表達(dá)式。方塊電阻表示一個(gè)正方形薄層材料的電阻，記為：R口。對(duì)于均勻材料：對(duì)于厚度方向（x方向）上不均勻的材料：第32頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四對(duì)于均勻摻雜的發(fā)射區(qū)與基區(qū)，有：中，可將表示為最簡單的形式：代入前面得到的公式第33頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四由，可得：

6、電流放大系數(shù)與虧損因子上式中：，稱為虧損因子。第34頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四，將其代入少子電流方程，求出與，進(jìn)而§3-3緩變基區(qū)晶體管的放大系數(shù)

基區(qū)雜質(zhì)分布的不均勻會(huì)在基區(qū)中產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)建電場，使少子在基區(qū)內(nèi)以漂移運(yùn)動(dòng)為主，故緩變基區(qū)晶體管又稱為漂移晶體管。以NPN管為例，結(jié)電壓為VBE

與VBC

。

本節(jié)主要思路：令基區(qū)多子電流為零，解出基區(qū)內(nèi)建電場求出基區(qū)渡越時(shí)間，最后求出：第35頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四1、內(nèi)建電場的形成雜質(zhì)濃度分布圖：第36頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四在實(shí)際的緩變基區(qū)晶體管中，η=4~8。設(shè)基區(qū)雜質(zhì)濃度分布為：式中η

是表征基區(qū)內(nèi)雜質(zhì)變化程度的一個(gè)參數(shù)：當(dāng)η=0時(shí)為均勻基區(qū)。第37頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四由于，，故對(duì)電子起加速作用，稱為加速場。令基區(qū)多子電流為零：得內(nèi)建電場為：小注入時(shí)，基區(qū)中總的多子濃度即為平衡多子濃度：第38頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四將基區(qū)電場代入電子電流方程中，可得注入基區(qū)的少子電流為：

2、基區(qū)少子分布與少子電流第39頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)非均勻材料方塊電阻表達(dá)式，緩變基區(qū)的方塊電阻為：于是JnE

可表示為：第40頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四下面求基區(qū)少子分布nB(x):在前面的積分中將下限由0改為基區(qū)中任意位置x，得：由上式可解出nB(x)為：第41頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四對(duì)于均勻基區(qū)：縱軸：橫軸：第42頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四3、基區(qū)渡越時(shí)間與基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)對(duì)于均勻基區(qū)，當(dāng)時(shí)，分別為：這表明由于內(nèi)建電場的存在使少子的渡越時(shí)間大為減小。當(dāng)較大時(shí)，上式可簡化為：第43頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四進(jìn)一步可求得基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)為：4、注入效率與電流放大系數(shù)已知從發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子電流為：類似地可得從基區(qū)注入發(fā)射區(qū)的空穴電流為：上式中：第44頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四于是可得緩變基區(qū)晶體管的注入效率為：以及：第45頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四5、小電流時(shí)的下降實(shí)測表明，與發(fā)射極電流IE有如下圖所示的關(guān)系。上式中：

原因：發(fā)射結(jié)正向電流很小時(shí)，發(fā)射結(jié)勢壘區(qū)復(fù)合電流JrE

的比例增大，使注入效率下降。當(dāng)JrE

不能被忽略時(shí)有：第46頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四當(dāng)電流很小，即VBE很小時(shí)，很大，使很小，從而很小。隨著電流的增大，減小，當(dāng)?shù)圆荒鼙缓雎詴r(shí)，有：當(dāng)電流很大時(shí)，又會(huì)開始下降，這是由于大注入效應(yīng)和基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng)引起的。當(dāng)電流繼續(xù)增大到可以被忽略時(shí)，則有：第47頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四

6、重?fù)诫s的影響

重?fù)诫s效應(yīng)：當(dāng)NE太高時(shí)，不但不能提高注入效率，反而會(huì)使其下降，從而使和下降。

原因：發(fā)射區(qū)禁帶寬度變窄與俄歇復(fù)合增強(qiáng)。對(duì)于室溫下的Si：(1)禁帶變窄第48頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)射區(qū)禁帶變窄后，會(huì)使其本征載流子濃度ni

發(fā)生變化：第49頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四而先增大。但當(dāng)NE

超過后，反而下降，當(dāng)NE

增大時(shí)，減小，增加，隨NE增大從而導(dǎo)致與的下降。(2)俄歇復(fù)合增強(qiáng)第50頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四8、異質(zhì)結(jié)晶體管（HBT）

上式中，，當(dāng)時(shí)，，則：7、低發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度晶體管（本小節(jié)內(nèi)容自學(xué)）選擇不同的材料來制作發(fā)射區(qū)與基區(qū)，使兩區(qū)具有不同的禁帶寬度，則有：第51頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四第三章習(xí)題1、4、（）5、（）8、12、17、23、思考題：15、25、26、27、28、29、30（穿通電壓）第52頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四§3-4晶體管的電流電壓方程本節(jié)以緩變基區(qū)NPN管為例，推導(dǎo)出在發(fā)射結(jié)和集電結(jié)上均外加任意電壓時(shí)晶體管的電流電壓方程。電流的參考方向和電壓的參考極性如下圖所示。EBCIEIBICVCEVBEVBCNN+P+++---第53頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四推導(dǎo)電流電壓方程時(shí)，利用擴(kuò)散方程的解具有線性迭加性的特點(diǎn)：方程在“邊界條件1”時(shí)的解n1(x)與在“邊界條件2”時(shí)的解n2(x)的和[n1(x)+n2(x)]，等于以“邊界條件1與邊界條件2的和”為邊界條件時(shí)的解n(x)。第54頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四1、集電結(jié)短路(VBC=0)時(shí)的電流第55頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四上式中，IES

代表發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)零偏時(shí)的發(fā)射極電流，相當(dāng)于單獨(dú)的發(fā)射結(jié)構(gòu)成的PN結(jié)二極管的反向飽和電流。于是可得三個(gè)電極的電流為：第56頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四2、發(fā)射結(jié)短路(VBE

=0)時(shí)的電流把發(fā)射區(qū)當(dāng)作“集電區(qū)”，把集電區(qū)當(dāng)作“發(fā)射區(qū)”，就得到一個(gè)倒向晶體管，發(fā)射結(jié)短路就是倒向管的“集電結(jié)短路”，故可得：上式中，ICS代表集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)零偏時(shí)的集電極電流，相當(dāng)于單獨(dú)的集電結(jié)構(gòu)成的PN結(jié)二極管的反向飽和電流。αR代表倒向管的共基極直流短路電流放大系數(shù)，通常比α小得多。第57頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四3、電流電壓方程由于三個(gè)電流之間滿足IE=IC+IB

，三個(gè)電流中只有兩個(gè)是獨(dú)立的。如果選取IE與IC

，所得為共基極電流電壓方程，也稱為“埃伯斯－莫爾方程”：將上述兩種偏置條件下得到的電流相加，即可得到發(fā)射結(jié)和集電結(jié)上均外加任意電壓時(shí)晶體管的電流電壓方程。第58頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四如果選取IB

與IC，所得為共發(fā)射極電流電壓方程：正向管與倒向管之間存在一個(gè)互易關(guān)系：第59頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四4、共基極輸出特性以輸入端的IE

作參變量，輸出端的IC

與VBC之間的關(guān)系。由共基極電流電壓方程：EBCIEICVBCNN+P+-B消去VBE

，得：第60頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四當(dāng)VBC=0時(shí)，在放大區(qū)，VBC<0，且當(dāng)時(shí)，ICBO代表發(fā)射極開路(IE

=0)、集電結(jié)反偏(VBC

<0)時(shí)的集電極電流，稱為共基極反向截止電流。上式中，第61頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四共基極輸出特性曲線：第62頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四

5、共發(fā)射極輸出特性以輸入端的IB

為參變量，輸出端的IC與VCE之間的關(guān)系。由共發(fā)射極電流電壓方程：ECBPNIBICNEVCE第63頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四上式中：或：消去VBE

，得：第64頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四當(dāng)VBC=0，或VBE=VCE時(shí)，在放大區(qū)，VBC

<0，或VBE<VCE，

ICEO

代表基極開路(IB

=0)、集電結(jié)反偏(VBC<0)時(shí)從發(fā)射極穿透到集電極的電流，稱為共發(fā)射極反向截止電流，或共發(fā)射極穿透電流。第65頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四共發(fā)射極輸出特性曲線：圖中，虛線表示VBC=0，或VCE

=VBE，即放大區(qū)與飽和區(qū)的分界線。在虛線右側(cè)，VBC<0，或VCE

>VBE，為放大區(qū)；在虛線左側(cè)，VBC>0，或VCE

<VBE

，為飽和區(qū)。第66頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四3）兩種輸出特性曲線的比較第一，共射極輸出特性曲線中，較小IB的變化將引起較小IC的變化;第二，共射極輸出特性曲線隨VCE增加而上翹；第三，共射極輸出特性在VCE下降為零前IC就已經(jīng)開始下降，而共基極輸出特性曲線在VCB=0時(shí)還保持水平，要到VCB為負(fù)值時(shí)才開始下降。第67頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四

幾種反向電流的小結(jié)：(1)IES：VBE

<0、VBC

=0時(shí)的IE，相當(dāng)于單個(gè)發(fā)射結(jié)的反向飽和電流。(2)ICS：VBC<0、VBE=0時(shí)的IC，相當(dāng)于單個(gè)集電結(jié)的反向飽和電流。第68頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四(3)ICBO：VBC<0、IE=0時(shí)的IC

，在共基極電路放大區(qū)中，當(dāng)發(fā)射極開路時(shí)，發(fā)射結(jié)上存在浮空電勢，它的存在使ICBO不同于ICS第69頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四浮空電勢產(chǎn)生的原因：發(fā)射極浮動(dòng)電勢是指當(dāng)發(fā)射極開路，集電結(jié)處于反偏時(shí)，發(fā)射極的對(duì)地電壓。當(dāng)集電結(jié)反偏時(shí)，集電結(jié)抽取基區(qū)的電子（npn），一般情況下，WB＜＜LB，因此少子濃度降低將延伸到發(fā)射結(jié)邊界，從而破壞了發(fā)射結(jié)原來的的平衡狀態(tài)，引起電子從發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散，發(fā)射區(qū)失去電子，缺少負(fù)電荷，因此發(fā)射結(jié)處于反向偏置，即出現(xiàn)浮動(dòng)電勢。ICBO計(jì)算公式ICS的測試電路第70頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四ICBO的測試電路+PN結(jié)的反向電流由擴(kuò)散電流和產(chǎn)生電流構(gòu)成，產(chǎn)生電流不遵守該關(guān)系式，只是一個(gè)PN結(jié)的反向電流。第71頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四ICEO計(jì)算公式ICEO較ICBO大β倍的原因+=第72頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四

6、基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)——厄爾利效應(yīng)在共發(fā)射極放大區(qū)，由前面的公式，IC=βIB+ICEO,IC

與VCE

無關(guān)。但在實(shí)際的晶體管中，IC

隨VCE的增大會(huì)略有增大。第73頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四

原因：當(dāng)VCE

增大時(shí)，集電結(jié)反偏增大（VBC

=VBE

-VCE），集電結(jié)耗盡區(qū)增寬，使中性基區(qū)的寬度變窄，基區(qū)少子濃度分布的梯度增大，從而使IC增大。這種現(xiàn)象即稱為基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)，也稱為厄爾利效應(yīng)。W'BW'BWBWBxNNP00np（x）第74頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四當(dāng)忽略基區(qū)中的復(fù)合與ICEO時(shí)，第75頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四中的部分，即。上式中：稱為厄爾利電壓。，稱為共發(fā)射極增量輸出電阻。，為集電結(jié)耗盡區(qū)進(jìn)入基區(qū)第76頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四對(duì)于均勻基區(qū)，或：可見，為減小厄爾利效應(yīng)，應(yīng)增大基區(qū)寬度WB，減小集電結(jié)耗盡區(qū)在基區(qū)內(nèi)的寬度xdB，即增大基區(qū)摻雜濃度NB

。如果假設(shè)，則無厄爾利效應(yīng)，此時(shí)IC與VCE無關(guān)。實(shí)際上，，故VA

與r0均為正的有限值，第77頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四VA的幾何意義：第78頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四1、共基極接法中的雪崩倍增效應(yīng)和擊穿電壓已知PN結(jié)的雪崩倍增因子M可以表示為：它表示進(jìn)入勢壘區(qū)的原始電流經(jīng)雪崩倍增后放大的倍數(shù)。在工程實(shí)際中常用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來表示當(dāng)已知擊穿電壓時(shí)M與外加電壓之間的關(guān)系：當(dāng)｜V｜=0時(shí)，M=1;當(dāng)｜V｜→VB

時(shí)，M

→∞。鍺PN結(jié):硅PN結(jié):S=6(PN+)S=3(P+N)S=2(PN+)S=4(P+N)§3-5

晶體管的反向特性第79頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四對(duì)于晶體管，在共基極接法的放大區(qū)中，，當(dāng)發(fā)生雪崩倍增效應(yīng)時(shí)，成為：上式中，，，分別為計(jì)入雪崩倍增效應(yīng)后的放大系數(shù)與反向截止電流。第80頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四

定義：將發(fā)射極開路時(shí)，使I’CBO

→∞時(shí)的｜VBC｜稱為共基極集電結(jié)雪崩擊穿電壓，記為BVCBO。顯然，當(dāng)｜VBC｜→VB

時(shí)，M→∞,I’CBO

→∞，所以BVCBO

=VB。雪崩擊穿對(duì)共基極輸出特性曲線的影響：第81頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四

2、共發(fā)射極接法中的雪崩倍增效應(yīng)和擊穿電壓在共發(fā)射極接法的放大區(qū)中，有：當(dāng)發(fā)生雪崩倍增效應(yīng)時(shí)，IC成為：上式中，分別為計(jì)入雪崩倍增效應(yīng)后的放大系數(shù)與穿透電流。第82頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四可見雪崩倍增對(duì)β與ICEO的影響要比對(duì)α與ICBO的影響大得多?；蛘哒f，雪崩倍增對(duì)共發(fā)射極接法的影響要比對(duì)共基極接法的影響大得多。

定義：將基極開路時(shí)，使I’CEO

→∞時(shí)的VCE

稱為集電極－發(fā)射極擊穿電壓，記為：BVCEO

。第83頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四

BVCEO與BVCBO的關(guān)系：當(dāng)時(shí)，即時(shí)，，將此關(guān)系代入M中，得：第84頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四在擊穿的起始階段電流還很小，在小電流下變小，使?jié)M足擊穿條件的M值較大，擊穿電壓BVCEO

也就較高。隨著電流的增大，恢復(fù)到正常值，使?jié)M足的M值減小，擊穿電壓也隨之下降到與正常的與值相對(duì)應(yīng)的，使曲線的擊穿點(diǎn)向左移動(dòng)，形成一段負(fù)阻區(qū)。當(dāng)出現(xiàn)負(fù)阻區(qū)時(shí)，上式應(yīng)該改為：

原因：曲線中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一段負(fù)阻區(qū)。圖中，VSUS

稱為維持電壓。ICEOBVCEOVCEVSUSIC0負(fù)阻區(qū)第85頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四

4、發(fā)射極與基極間接有一定外電路時(shí)的反向電流（本小節(jié)內(nèi)容請(qǐng)同學(xué)們自學(xué)。）雪崩擊穿對(duì)共發(fā)射極輸出特性曲線的影響：第86頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四晶體管的各種偏置條件測試BVCES的電路示意圖BVCES基極對(duì)發(fā)射極短路時(shí)的C-E間的擊穿電壓BVCER基極接有電阻RB時(shí)的C-E間的擊穿電壓BVCEX基極接有反向偏壓時(shí)的C-E間的擊穿電壓各種擊穿電壓的大小關(guān)系BVCEO<BVCER<BVCEX<BVCES<BVCBO第87頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四3、發(fā)射結(jié)擊穿電壓集電極開路（IC=0），發(fā)射極與基極之間加反向電壓時(shí)的IE

記為IEBO，使IEBO

→∞時(shí)的發(fā)射極與基極間反向電壓記為BVEBO

。在通常的晶體管中，NE>NB>NC，故BVCBO取決于NC

，BVEBO取決于NB

,且BVCBO

>>BVEBO。第88頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四4、基區(qū)穿通效應(yīng)1）基區(qū)穿通電壓

當(dāng)集電結(jié)上的反向電壓增大到其勢壘區(qū)將基區(qū)全部占據(jù)，WB’=0時(shí)，IC

將急劇增大，這種現(xiàn)象稱為基區(qū)穿通，相應(yīng)的集電結(jié)反向電壓稱為穿通電壓，記為Vpt。WBNNP0第89頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四●穿通電壓VPT的計(jì)算的計(jì)算：集電結(jié)基區(qū)一側(cè)的空間電荷區(qū)寬度等于基區(qū)寬度時(shí)忽略Vbi防止基區(qū)穿通的措施：提高WB和NB，這與防止基區(qū)寬變效應(yīng)一致，與提高電流放大系數(shù)相矛盾。2)基區(qū)穿通時(shí)的BVCBO基區(qū)穿通時(shí)的BVCBO與Vpt是否相等？為什么？第90頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四在進(jìn)行BVCBO的測試時(shí)，發(fā)射結(jié)上存在浮空電勢，它使其反偏，發(fā)生穿通時(shí)，由于發(fā)射結(jié)反偏，所以并未發(fā)生擊穿，直到發(fā)射結(jié)達(dá)到擊穿電壓才發(fā)生擊穿。3)基區(qū)穿通時(shí)的BVCEO的現(xiàn)象，產(chǎn)生擊穿。就會(huì)發(fā)生電流急劇增加達(dá)到開啟電壓時(shí)，稍微增加一點(diǎn)，當(dāng)因此只要正偏，當(dāng)發(fā)生穿通時(shí)，BECEptCBBEBECBCEVVVVVVVV,,=+=

防止基區(qū)穿通的措施：增大WB與NB

。這與防止厄爾利效應(yīng)的措施相一致，但與提高放大系數(shù)α與β的要求相反。第91頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四在平面型晶體管中，NB

>NC，勢壘區(qū)主要向集電區(qū)擴(kuò)展，一般不易發(fā)生基區(qū)穿通。但可能由于材料的缺陷或工藝的不當(dāng)而發(fā)生局部穿通。VCEVSUSIC0Vpt第92頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四§

3-6基極電阻已知要使增加，應(yīng)使減小與增大。但的減小受重?fù)诫s效應(yīng)的限制，而的增大受厄爾利效應(yīng)與基區(qū)穿通的限制，此外，的增大還會(huì)使基極電阻增大，影響晶體管的功率、頻率與噪聲特性。以下的分析以PNP管為例。第93頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四梳狀晶體管的結(jié)構(gòu)與基極電流的流動(dòng)情況有源區(qū)內(nèi)，由于邊流動(dòng)，邊復(fù)合及邊向發(fā)射區(qū)注入，基極電流逐漸減小，在發(fā)射區(qū)中心處的基極電流為零。第94頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四1、方塊電阻和基極電阻的構(gòu)成對(duì)于均勻材料:對(duì)于沿厚度方向(x方向)不均勻的材料:第95頁，共109頁，2023年，2月20日，星期四對(duì)于矩形的薄層材料，總電阻就是