第三章双极晶体管.ppt

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1、峡 尝 侦 骚 错 蛋 校 兵 馋 典 屏 沿 客 腮 蝶 趟 羽 稽 茁 箩 逆 握 轻 懊 篷 显 旧 成 眯 人 封 寨 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 微电子器件与IC设计 第 3 章 双极晶体管 Bipolar Junction Transistor-BJT 脆 畸 挺 蔗 潦 割 羌 奏 路 阑 钒 乘 勿 孟 微 庙 汹 柳 郡 韧 元 戴 父 也 孽 做 晦 柞 秋 扶 剖 郧 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 1 第 3 章 双极型晶体管 l3.1 结构 l3.2 放大原理 l3.3 电流增益 l3.4 特性参数

2、l3.5 直流伏安特性 l3.6 开关特性 l3.7 小结 制 胞 薛 忌 萨 鲸 北 秆 准 醉 庇 寞 上 秸 唁 酝 封 诸 刽 剿 钦 铰 货 郧 揉 愿 搂 咳 域 铰 惕 酋 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 2 3.1 晶体管的基本结构及杂质分布 3.1.1晶体管的基本结构 由两个靠得很近的背靠背的PN结构成 NPNNPN c c b b e e c c b b e e PNPPNP 纸 酞 怔 绊 斤 残 憎 苑 扁 挑 酚 者 沤 允 揣 锹 否 道 礼 佑 扔 鱼 聘 昭 碑 细 休 灼 茎 栖 爸 斯 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三

3、章 双 极 晶 体 管 3 3.1 晶体管的基本结构及杂质分布 3.1.2 BJT的杂质分布 1.锗合金管-均匀基区晶体管 特点: 三个区杂质均匀分布 2结为突变结 2.硅平面管-缓变基区晶体管 特点: E、B区杂质非均匀分布 2结为缓变结 棒 月 钙 华 忠 和 钒 义 蛆 瞻 羞 蔼 荚 彰 琵 皖 炙 狡 滓 傅 款 圾 霄 逛 摆 侮 腥 沉 屿 边 脉 琵 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 4 版 者 谓 直 嗓 舒 揍 琼 逊 扩 挫 语 劳 辜 先 隐 嫉 篷 流 扶 易 蔼 瑶 狐 羊 尚 怯 拇 雪 航 册 看 第 三 章 双 极 晶 体 管 第

4、 三 章 双 极 晶 体 管 5 多 灵 锋 诀 残 挂 想 扒 负 瞒 下 篱 汤 奥 鼠 驯 冯 寨 葡 烯 你 搂 箭 昆 仇 畴 竿 理 哼 诧 獭 罕 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 6 3.1 晶体管的基本结构及杂质分布 “背靠背”的2个二极管有放大作用吗? 3.1.3、结构特点 (1)基区宽度远小于基区少子扩散长度 (WB NB ) 发射区集电区基区 发 射 结 集 电 结 发 射 极 集 电 极 基极 鲜 逆 刑 亭 湾 宵 咖 记 级 绝 国 霸 峻 某 脑 挝 杭 德 肯 佑 愉 暴 色 猪 蜜 镜 炮 勿 龙 款 忠 挪 第 三 章 双 极

5、 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 7 NPN NPN晶体管的几种组态晶体管的几种组态 共基极 共射极 共集电极 共基极共基极 共发射极共发射极 共收集极共收集极 N N P 晶体管的共集电极接法 c b e 3.2 晶体管的放大原理 积 盐 邮 席 矫 榔 碑 阶 摸 恒 痞 矛 面 土 湾 铺 祷 土 卧 腔 堰 遍 朵 腔 缓 棵 戊 付 娩 篆 淌 蕾 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 8 3.2.1、晶体管中载流子的传输 以共基极为例: 1、发射结的注入 2、基区的输运与 复合 3、集电极的收集 WB IneInc Ir IpeICBO IE

6、IC IB 衡 讥 现 胁 邪 恨 识 臣 厩 奎 豢 耪 毅 琢 桓 磨 眼 买 阵 掏 假 吝 纠 苇 蘸 黑 跺 左 剁 珐 撬 又 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 9 各区少子分布 能带图 轩 鸿 魁 养 奎 阴 颁 株 端 碧 境 汤 惨 窑 扑 魄 故 值 骂 泳 了 祖 湛 逢 未 赘 葵 官 棍 腆 店 绝 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 10 NPNNPN晶体管的电流转换晶体管的电流转换 Ine:发射结正向注入电子电流 Ipe:发射结反向注入空穴电流 Irb:基区复合电流 Inc:集电结电子电流 Icbo:集电结

7、反向饱和电流 捞 首 玩 祭 棋 磅 给 厘 姬 宦 陆 盎 访 仔 储 忿 长 就 授 雹 愚 宿 樟 拷 狞 僻 蘑 陋 撩 磕 坞 冈 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 11 3.2.2、发射效率及基区输运系数 1、发射效率0 啥 校 畏 疚 锁 舌 域 费 诊 粒 遵 耀 梢 瞬 塑 因 舔 爱 溺 俱 躁 苑 尘 苯 凄 惰 瘪 擎 俱 扛 虐 笑 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 12 2、基区输运系数* 3、集电区倍增因子 碴 郑 谣 妆 娩 创 踪 崩 闷 娶 芦 疡 缓 享 粳 剁 醉 芳 劲 裂 它 痪 兔 武 衰

8、 萎 烹 曲 摘 妥 翰 崖 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 13 1.共基极直流电流放大系数 2.共射极直流电流放大系数 3.2.3、晶体管电流放大系数 泼 宫 铃 姿 肢 叫 岩 戴 魔 到 荆 覆 悍 焦 或 何 跌 文 弟 胡 埠 肥 篓 慈 组 膊 惭 紫 顶 掖 夸 珐 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 14 晶体管放大三要素: WbNB 。 发射结正向偏置,集电结反向偏置。 茵 觉 五 象 媳 供 验 筒 带 惶 惜 鳞 斩 俯 夕 坡 唱 琴 痰 筛 辈 眶 祸 伺 嫁 乘 铃 魂 梨 钟 尼 虫 第 三 章 双 极

9、 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 15 3.3 晶体管的直流电流增益 任务:导出0、0的定量关系式 泼 胁 气 层 焙 马 嚷 攫 邹 爱 芦 鼎 坪 苯 罐 邯 廉 粗 懦 拓 责 倍 妻 茅 霸 咖 惜 呈 歌 燃 澡 媚 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 16 3.3.1 均匀基区晶体管的电流增益 均匀基区晶体管直流电流增益推导思路 A、对发射区、基区、集电区分别建立扩散方程 B、利用波尔兹曼分布关系建立边界条件 C、解扩散方程得到各区少子分布函数 D、利用少子分布函数求出各区电流密度分布函数 E、由电流密度分布函数得到jne , jnc , j

10、pe 。 F、求出发射效率和输运系数 G、得到共基极和共射极电流放大系数 礁 跟 撅 重 抬 棉 艾 瞅 国 苫 第 未 征 歧 宅 傍 崭 株 县 甸 歇 镇 仪 秆 胶 挂 捍 叔 芒 吧 憾 勺 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 17 l以共基极连接为例,采用一维理想模型 l发射结正向偏置,集电结反向偏置 WB IneInc Ir IpeICB O IE IC IB 懊 刻 宏 茧 智 观 橱 镊 嚣 会 撼 济 策 捐 鞘 水 巨 共 唬 逊 纲 疵 淹 净 横 柠 渺 挫 病 镭 勒 感 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 1

11、8 坐标: 发射区集电区基区 发 射 结 集 电 结 发 射 极 集 电 极 基极 We 0 Wb Wc 酞 喝 丝 社 触 罗 躇 抛 绩 孽 藻 收 湃 岛 雀 羞 磊 叔 给 区 遍 疑 剿 太 嘛 焕 苯 驱 菱 雍 纺 雕 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 19 一、少数载流子分布 (1)基区“少子”电 子密度分布 WB0 nB(x) 润 板 番 迈 唬 邻 试 剑 棚 犀 肢 粤 徐 伏 公 土 侈 磺 狱 覆 烦 度 会 大 砾 班 渣 蜗 洲 耘 障 杀 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 20 3.3 晶体管的直流电流

12、增益 一、少数载流子分布 (2)发射区少数载 流子分布 x0 pE(x ) 苍 惕 都 草 序 芒 唆 窖 苔 类 游 随 欠 魂 柒 米 侣 锌 淌 茎 焚 棠 娃 壁 恃 檀 悬 俗 尹 扶 谆 超 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 21 3.3 晶体管的直流电流增益 一、少数载流子分布 (3)、集电区少数载 流子分布 x 0 pC(x ) 街 纬 话 严 端 居 侠 锥 栗 危 湾 滔 柳 挞 边 耻 凉 戴 少 弘 看 跺 授 检 采 吝 箭 馁 液 温 骂 孪 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 22 3.3 晶体管的直流电流

13、增益 二、电流密度分布函数 花 蘑 瑚 嫡 蓉 砧 瘴 箔 司 平 揣 莲 雨 练 差 贯 毗 档 订 认 惺 簿 薄 盼 汝 塑 樟 驳 汕 滴 敏 秒 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 23 3.3 晶体管的直流电流增益 觉 评 尝 泻 嗣 没 辖 傍 羔 处 缀 蜗 识 骆 核 宾 淖 帮 炽 霓 淌 氖 们 姓 址 叹 罚 胆 掸 笋 僻 案 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 24 3.3 晶体管的直流电流增益 句 囱 辅 阮 牲 梢 讫 蓄 甚 重 股 剿 窝 裁 仰 街 瓦 菌 碾 渠 掩 崩 军 彬 六 驼 殷 瑚 哭

14、毋 岸 奏 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 25 3.3 晶体管的直流电流增益 三、直流电流增益 1.发射效率0 2.基区输运系数* 搔 霄 闰 硷 见 乌 俐 酬 么 贼 烽 笋 克 岂 彬 字 染 私 帆 棺 婶 滚 缔 呐 讫 胳 极 膨 绝 陌 惶 兴 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 26 3.3 晶体管的直流电流增益 3、共基极电流增益 或者 桩 砖 茧 敲 至 航 抨 玩 詹 互 什 佳 项 展 签 话 酬 正 嗜 抽 筐 邀 讯 街 戈 斧 剁 须 淹 纪 牙 向 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极

15、晶 体 管 27 4、共射极电流增益 寂 盗 彤 勉 尝 罪 贴 乡 牙 推 费 念 棍 辑 等 稽 墅 霹 融 狐 郧 破 乓 空 执 杯 蹭 藐 揖 达 崖 七 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 28 3.3 晶体管的直流电流增益 3.3.2 缓变基区晶体管的电流增益 一、缓变基区晶体管基区自建电场 对载流子的影响 基区自建电场 多子:维持分布 少子:阻滞、加速 荣 兔 流 捧 寿 嘲 读 裹 塑 靠 商 溪 症 色 癣 佯 灰 毕 憨 掺 供 朽 语 涕 赎 褒 锚 耶 熊 咳 蝗 曹 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 29 3

16、.3 晶体管的直流电流增益 (1)基区自建电场计算公式 (2)基区杂质分布指数近似 胃 虞 绘 藤 菩 骋 瑟 腑 简 陇 梆 颈 术 瘦 溯 阮 北 攒 炸 瞒 城 笼 翱 缅 栏 慈 郑 洒 愉 啄 钵 增 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 30 二、发射区自建电场 鸽 和 豁 灸 米 爷 叶 俯 挞 详 治 泉 斑 谎 部 瓦 伞 赣 犯 修 迈 彝 辽 吹 藐 撇 橇 渔 矾 论 酿 集 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 31 3.3 晶体管的直流电流增益 三、缓变基区晶体管电流增益推导思路 A、先忽略基区中少子复合。 B、利

17、用: “电流 少子扩散电流在自建电场作用 下的漂移电流” 关系,得到基区和发射区少子密度分 布函数 = 0 1 2 3 x nB(x) 基区少子分布: (3.3.46) 当基区杂质指数分布时 (3.3.47) 勃 哥 宴 惨 骋 熟 搅 试 媚 察 冶 捉 篆 党 弛 驭 颤 早 柏 趟 题 拜 场 滦 虚 资 稽 棒 歹 吴 润 廖 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 32 根据(3.3.46),利用 类似可得到 失 健 荫 毅 旅 困 岳 落 拯 喉 膝 帚 精 郁 历 鞠 梁 婪 善 范 酌 捡 猜 憎 嘎 早 退 口 窜 社 蛀 谎 第 三 章 双 极 晶

18、体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 33 3.3 晶体管的直流电流增益 C、利用 把(3.3.47)代入得到基区复合电流 怨 耐 坟 返 坑 仲 烂 道 砾 故 挪 摇 掐 投 川 尧 难 宠 眩 蓬 蝉 吧 并 醚 戚 赚 烟 夸 佬 猿 邀 淳 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 34 D、引入平均杂质浓度的概念求出 jne 和 jpe ,得到发射效率 E、得到共基极和共射极 电流放大系数 镑 绍 盏 秤 悉 衅 酮 盛 耕 帅 糙 锡 异 怠 稳 海 挫 循 毯 坐 荒 肘 伞 英 棕 拧 坏 屡 盾 维 厂 蚊 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章

19、 双 极 晶 体 管 35 3.3 晶体管的直流电流增益 四、电流增益 (1)发射效率 所 傣 慌 哪 狼 寇 渡 沼 牡 侍 充 筏 得 究 戳 砖 毋 同 宰 共 第 躺 崇 泣 颇 塑 嫁 耕 围 削 安 害 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 36 3.3 晶体管的直流电流增益 (2)输运系数 均匀基区晶体管 := 2 基区杂质线性分布:= 4 基区杂质指数近似: 粱 宜 祟 洒 资 轿 扮 漳 信 捂 柿 汐 秒 攫 薪 儿 睫 办 荧 兼 烷 绅 芥 症 雌 摧 姥 括 溺 拄 玛 脆 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 37

20、 3.3 晶体管的直流电流增益 (3)共基极电流增益 (4)共射极电流增益 发射效率与均匀基区形式相同 停 规 筐 刀 茬 秒 脂 间 沛 儿 井 赠 描 臣 氖 翟 音 市 架 冬 差 布 糕 墟 芭 猾 汾 假 椿 狠 务 誊 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 38 3.3 晶体管的直流电流增益 3.3.3 提高放大系数的途径 1、减小基区宽度 2、提高发射区的杂质浓度与基区杂质浓度比 NE/NB 3、提高基区电场因子 4、提高基区“少子”寿命 肃 逻 炙 北 钵 堕 玫 娘 砒 刘 喧 上 咋 圣 后 兄 盐 力 捡 默 烈 鞠 零 茨 篙 姨 蛰 规 柄

21、条 晓 员 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 39 l3.3.4影响电流放大系数的因素 1. 发射结势垒复合对电流放大系数的影响 想 击 寡 圾 肘 相 师 掘 垣 杯 腋 汪 教 蜘 捏 哟 茸 责 铁 翁 节 必 离 酮 霍 庚 避 靡 睬 顷 糯 俩 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 40 2. 发射区重掺杂效应对电流放大系数的影响 发射区过重的掺杂不仅不能提高发射效率,反而使发射效率降低 1)形成杂质带尾,禁带变窄 发射区有效杂质浓度降低为: 发射区有效杂质浓度降低,导致发射效率下降。 凶 波 敌 尔 街 泄 府 略 万 雄

22、述 饵 撑 辖 君 原 幅 巷 剔 株 投 商 逊 荐 栅 册 漓 栗 廓 卒 婉 敲 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 41 2)俄歇复合 发射区少子空穴寿命 随着俄歇复合寿命 而。 俄歇复合 通过复合中心复合 少子空穴寿命缩短使注入到发射区的空穴增加,发射效率。 枢 埠 聚 雪 裕 邮 恒 叼 搀 纠 斩 湍 聂 邻 食 搀 苫 携 顶 趴 耕 夏 札 赦 之 笋 霉 潦 蔗 屯 返 零 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 42 表面复合对基区输运系数的影响可表示为 对均匀基区 对缓变基区 S为表面复合速率 体复合 表面复合 3.基

23、区表面复合 症 晓 札 耍 饯 蝶 亮 掠 哄 恃 某 磕 衙 竿 户 谍 脓 丽 奋 宵 逻 潘 刺 字 勾 柑 器 搁 扇 翟 洗 透 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 43 共射极输出特性曲线上 VBC 0 点的切 线与 VCE 轴负方向交于一点,该点电压 称为Early电压, IC VCE VEA IB增大 基区有效宽度随集电结偏压而变化的现象称为基区宽度调变 效应(厄尔利效应) 4. 基区宽变效应 有宽变效应的电流放大系数: 生 乍 码 丽 匹 釉 驰 屉 樟 滑 耽 痉 铅 愧 疽 敬 橙 屎 午 坏 帜 怒 顽 耐 仆 倘 瀑 泌 倾 闷 科 钮 第

24、 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 44 3.4 3.4 晶体管的特性参数晶体管的特性参数 3.4.1 3.4.1 晶体管的放大系数晶体管的放大系数 共基极直流放大系数和共基极直流放大系数和 交流放大系数交流放大系数 0 0 、 两者的关系两者的关系 共发射极直流放大系数共发射极直流放大系数 交流放大系数交流放大系数 0 0 、 巡 尿 班 铀 翻 姬 僧 守 僻 焙 卧 臣 赐 茎 铣 帝 氢 裙 苑 胳 荧 兹 鳖 搐 抿 菜 啸 澜 扯 斡 捡 漱 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 45 3.4.2 晶体管的反向电流 一、定义 晶体

25、管某二个电极间加反向电压,另一电极开路时流过管中 的电流称其反向电流。 1、IEBO:集电极极开路,发射极与基极间反偏,流过发射结的电流。 2、ICBO:发射极开路,集电极和基极间反偏,流过集电结的电流。 3、ICEO:基极开路,发射极和集电极间反偏,流过发射极和集电极的电流 。 I V Iebo I V Icbo I V Iceo 盎 枢 授 怔 琉 默 皇 愤 傣 坪 位 稚 键 奠 缴 川 纲 仓 更 庚 蒋 修 同 动 凭 优 赏 租 挤 距 卯 娶 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 46 二、反向电流的来源 实际的晶体管反向电流应包括反向扩散电流,势垒产

26、生 电流和表面漏电流。 l对Ge管:主要是反向扩散电流 l对Si管:主要是势垒产生电流,表面电流视工艺而定 共射极接法,信号放大的同时, 相应的漏电流也增大了 倍 腿 遭 拒 卢 讨 折 陆 吮 旋 梗 棋 铃 衫 裹 扔 牟 澎 跃 柑 哮 溢 帅 怕 孩 撇 蚁 幼 漫 撞 玻 客 陌 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 47 3.4.3 3.4.3 晶体管的击穿电压晶体管的击穿电压 1 1 、 BV BVebo ebo 2 2 、BVBVcbo cbo 3 3 、BvBvceo ceo 定义:某一极开路,另二极所能承受的最大反向电压 4 4、基区穿通电压、基区

27、穿通电压V VPTPT :集电极开路时e-b间反向击穿电压 :发射极开路时c-b间反向击穿电压 :基极开路时e-c间所能承受的最高反向电压 搬 螟 呐 示 曳 枯 戚 杭 究 坯 瘁 幸 豢 垛 眠 盲 痢 谅 讲 墨 歌 侵 疏 退 痔 服 兼 揖 饮 沙 裹 汛 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 48 3.4.4 基极电阻 基极电流为横向电流,基 区掺杂浓度低,且很薄, 这个电阻不可忽略。 基极电阻rb: 扩展电阻,包括基区 体电阻和基极电极引出线 处接触电阻。 辕 聊 照 聚 蔗 憋 束 号 沮 憨 疫 邻 臆 昏 酶 饭 蘸 劈 壁 蔬 沿 朋 夷 粹 惰

28、 繁 周 扛 添 慕 毁 滇 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 49 3.4.5 3.4.5 晶体管的频率特性参数晶体管的频率特性参数 截止频率截止频率 f f :共基极电流放共基极电流放 大系数减小到低频值的大系数减小到低频值的 所对应的频率值所对应的频率值 截止频率截止频率f f : 特征频率特征频率f f T T :共发射极电流放大系数为共发射极电流放大系数为1 1时对应的工作频率时对应的工作频率 最高振荡频率最高振荡频率f fM M: :功率增益为功率增益为1 1时对应的频率时对应的频率 6分贝倍频程段 (增减一倍,放大系数变 化6dB) 6分贝倍频程段

29、常数,这个常数就是 (增益 带宽积) 温 吩 孵 直 猩 搪 锤 矣 卿 挞 孟 蹄 淡 媚 啪 佣 漳 薪 瞥 酣 宁 敷 靶 港 唱 妊 喉 坦 上 困 雷 尚 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 50 3.5 双极晶体管直流伏安特性 3.5.1 均匀基区晶体管直流伏安特性 秒 悠 考 捐 兆 构 翟 臀 抛 孺 并 冀 壹 沟 趁 扛 吗 卡 免 简 廊 该 凯 幢 菠 毋 啄 韧 秘 弄 碑 首 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 51 服 屑 粪 纂 烘 睫 嚣 枣 阀 单 柔 骇 铬 酋 洞 押 屋 镀 巾 啄 摈 粮 阐 擞

30、 岁 整 鬃 孜 玩 不 勃 失 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 52 于是得到发射极电流 驭 辕 窝 缆 崇 班 埂 肮 甫 概 获 寒 蔬 守 弯 践 好 健 惨 伟 局 臃 燃 哄 挽 并 雍 膝 翔 锚 翼 让 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 53 集电极电流 璃 荔 省 羔 互 般 证 琶 厉 淫 山 昌 羌 讣 边 荚 忠 杏 幽 插 饶 田 酣 宠 宫 锁 诌 态 吧 幻 霄 邵 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 54 吞 嗡 羹 茫 噎 胶 谴 托 杆 缠 置 羌 嗅 氖 斥 这 酮

31、畴 杰 欧 冗 稠 剿 澎 穗 独 唁 誓 姨 捎 楼 寨 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 55 输出特性曲线 共基极共射极 谎 你 拉 监 佐 咆 状 魂 阀 挝 乐 昼 锤 时 头 演 所 蕾 矗 黎 刊 访 灵 刁 唤 峡 杂 斟 歧 钳 颅 甄 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 56 3.5.2 Ebers-Moll 模型 Ebers-Moll模型是一 种适用于计算机辅助设计 (CAD)的表述简单的模型, 它于1954年由此二人提出 ,适用于图2-62所示的所 有工作区。 * 薄基区导致两个结的相互作用,流过每个结的电流都应

32、由 两个结上的电压所决定。 奋 畔 殆 坟 灶 冀 魂 致 典 图 刨 遥 龄 则 住 沃 枉 肉 豫 绥 戎 馈 缆 畅 幕 跨 驾 蓉 闲 逼 本 趋 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 57 1. E-M 方程 将双极晶体管的电流看成一个正向晶体管和一个倒向晶体管 叠加后各自所具有的电流并联而成 正向晶体管 倒向晶体管 翠 入 抡 蹈 茅 筹 巧 察 础 吨 坛 痘 崖 嚼 梦 俏 城 瓤 悼 沃 叁 泻 慑 船 系 猫 塑 树 爬 肢 轨 稀 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 58 1. E-M 方程 IES是C结短路,E结的反

33、向饱和电流 对正向晶体管: 对比式(3.5.1) E结正偏,C结零偏正向电流增益 插 颇 豆 联 炳 她 否 权 娠 俱 龋 酣 迹 匀 缀 图 窒 轴 香 辗 鸦 叹 周 厉 欲 纬 瞩 激 孪 箔 舰 存 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 59 同理,对倒向晶体管 ICS是E结短路, C 结的反向饱和电流 对比式(3.5.2) C结正偏, E结零偏反向电流增益 浩 扳 曾 圾 垣 依 贱 掂 叁 扭 乓 涧 扶 讣 呻 宇 伏 舱 茹 胞 暑 火 秉 托 九 牧 莽 告 铲 凝 獭 华 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 60 由图

34、 福 独 灾 馋 种 俱 瓜 钡 枫 展 辉 将 尉 绵 袱 哼 懦 取 信 入 假 亏 绦 淖 曰 玄 常 羞 衰 秦 撑 锁 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 61 代入式(3.5.6)、(3.5.10)得E-M方程 等 效 电 路 见 图 笺 钉 遥 侩 喘 蔗 肚 栏 婿 西 构 茄 菌 缄 校 跳 允 取 教 腆 英 御 抄 幕 衫 伪 砷 胎 摧 述 疼 专 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 62 对照式(3.5.1)、 (3.5.2)得E-M方程互易定理 实际器件中 互易定理的本质是:eb 结与cb 结有共同部分(基区)

35、 ,无论哪个结短路,另一个结的反向饱和电流都含有共同 的基区少子扩散电流 馈 襄 掀 恿 敷 钡 据 婪 拢 堤 褂 辑 驼 逾 响 逗 表 农 娟 梅 寥 足 拖 宋 股 箩 醚 洋 剔 锥 某 破 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 63 2. EM1模型 式(3.5.15)、(3.5.16)是以晶体管某一极短路 时的反向饱和电流来表示端电流的EM方程;同样 也可以某一极开路时的反向饱和电流 来 表示EM方程 逢 铸 钠 砧 敝 性 酱 包 椒 隶 淤 泥 撵 败 捧 峙 燥 楞 怖 沈 胸 朝 垦 隅 授 滇 甜 雷 夯 裸 拷 府 第 三 章 双 极 晶 体

36、 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 64 上式又可写为 于是得到 对 有: 热 尚 薪 轧 茸 菇 拿 弧 院 著 位 师 另 灵 吟 眯 均 泣 遗 章 谁 钞 全 掺 咨 蝎 交 靠 妥 猖 爷 滇 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 65 对 有 即 集电结(发射结)短路时的发射结(集电结)饱和电流等于 集电结(发射结)开路时的发射结(集电结)饱和电流除以 (1RF) ,一般RF均小于1, IEB0,ICB0都小于IES,ICS 惕 氛 纯 余 捧 鳖 圃 糠 悠 侣 轿 闲 宗 裤 细 谭 易 饼 棘 觉 齐 底 谩 集 虹 粳 坛 捕 粥 翘 瞻 咏 第

37、 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 66 上述二式均可等效为一个电流源与一个二极管并联,如下 图所示 代入式 (3.5.15)、(3.5.16)得 充 兆 芯 笛 稼 观 芬 量 驼 锨 茨 订 贫 辜 贱 糜 捌 掺 废 册 交 湘 辫 档 电 菇 句 沏 起 柏 仇 纺 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 67 一、晶体管的工作状态 晶体管的工作状态完全 由直流偏置情况决定,如图 可分为三个区。当晶体管处 于倒向运用状态时,也同样 存在以上三个区,但截止区 和饱和区是一样的。只注意 反向放大区即可。 3.6 晶体管的开关特性 住 嗜 圆

38、 马 台 捏 弧 凹 漂 凛 黍 剂 绷 樱 居 诀 腔 杀 诲 咒 碑 围 魏 躯 屯 酶 网 船 叹 恐 蝗 掳 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 68 各工作区中结的偏置情况和电流关系 工作区 正向放大区反向放大区饱饱和区截止区 发发射结结偏置VBE0(正偏 ) VBE0(正偏)VBE0(反偏) 集电结电结 偏置VBC0(正偏)VBC=0(正偏)VBC0(反偏 ) 电电流关系ICIbICR IbICVBB+VBE时 IBIBS 时 Vcc,VBB为集电极和发 射极的反向偏置电压。 RL:负载电阻 当VI为负脉冲或零时 当VI为VBB的正脉 冲信号时 藤 虎

39、绢 嘴 蜂 且 扯 氰 网 霍 豹 愤 缎 慢 狡 鳞 粟 警 自 趋 幂 菠 截 蔽 疼 衙 抵 蹿 儡 羊 劲 碾 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 69 秘 伪 绣 书 贺 帚 眶 瑟 勾 乒 孜 兴 豌 戊 据 届 疙 膝 著 鸡 配 雪 竖 胚 笋 遥 貉 褒 辖 联 烛 磊 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 70 小结:饱和态晶体管的特点: (1)饱和电流 (3)产生超量贮存电荷 郡 资 壹 酱 皮 隙 冯 缨 貌 娥 脊 掌 亏 愚 范 凸 屯 胯 晤 返 间 讳 促 皖 鱼 邪 键 粳 匙 锄 苦 袄 第 三 章 双

40、极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 71 在放大电路中,晶体管作为放大元件;但在逻辑电路中, 晶体管是作为开关元件的。 二、晶体管的开关作用(以共射极电路为例) 截止区-关态 饱和区-开态 贺 铡 问 赔 览 禄 钳 倍 战 衍 甭 炔 广 绷 帝 剿 缺 柜 犀 氰 疮 槽 氟 刁 韵 滞 岛 吊 昼 桅 啦 脐 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 72 三、正向压降和饱和压降 如图:定义 Vbes:晶体管驱动到饱和时,be 间电压降称为共射极正向压降。 Vces:晶体管驱动到饱和时,ce 间电压降成为共射极饱和压降。 很小 集电区体电阻压降 拱 弥

41、促 稻 酉 袒 虽 想 东 葱 峡 柒 想 哼 枚 瘁 嫉 研 蔓 浓 驮 佃 襄 户 妮 责 王 痒 褥 尉 教 羞 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 73 四、晶体管的开关过程 1、延迟过程 2、上升过程 3、贮存过程 4、下降过程 晶体管开关的实际波形 茶 策 磕 桌 肪 鹅 泵 饭 捕 廊 盛 稽 谨 健 跨 排 寡 拌 毁 刹 感 回 垒 众 办 职 勃 氓 锚 继 秉 质 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 74 1、延迟过程 2、上升过程 3、贮存过程 4、下降过程 侮 且 旧 咨 欠 赴 题 柒 皱 渍 夏 江 胞 徊

42、槐 捣 硼 熊 踩 怪 醒 祁 永 介 袍 镁 置 势 潦 呐 惦 度 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 75 五、开关时间 l1、延迟时间 l2、上升时间 l3、贮存时间 l4、下降时间 l5、开启时间 l6、关断时间 六、开关速度的提高 ts最关键 雏 闰 峪 稍 蒙 魏 行 贯 裳 蛇 祟 翰 啡 粉 择 沥 疆 网 烫 于 佐 言 悄 曲 割 诬 敌 凸 松 送 威 邵 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 76 3.7 小结:BJT的特点 优 点 垂直结构 与输运时间相关的尺 寸由工艺参数决定, 与光刻尺寸关系不大 易于获 得高

43、fT 高速 应用 整个发射结 上有电流流 过 可获得单位面积 的大输出电流 易于获得 大电流 大功率 应用 开态电压 VBE与尺寸 、工艺无关 片间涨落小,可获 得小的电压摆幅 易于小信 号应用 模拟电 路 葡 铃 勒 茁 螺 南 拣 僳 则 凰 嗣 脂 收 甩 喜 束 距 加 澄 芬 捶 糙 嫉 贞 须 翟 槐 胁 木 豺 遇 呛 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 77 输入电容由 扩散电容决 定 随工作电流的减 小而减小 可同时在大或小的电 流下工作而无需调整 输入电容 输入电压直接控制提供 输出电流的载流子密度 高跨导 自 弟 漠 攀 疏 剿 济 惺 若 哈

44、 鲍 刹 耶 伴 览 纱 申 慑 尘 亨 广 佑 衙 爷 蜜 湖 寿 贵 柱 文 甸 崩 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 78 缺点: 存在直流输入电 流,基极电流 功耗大 饱和区中存储电 荷上升 开关速度慢 开态电压无法成 为设计参数 设计设计BJTBJT的关键:的关键: 获得尽可能大的获得尽可能大的I I C C 和尽可能小和尽可能小 的的I I B B 作业:P65 3.1,3.2,3.4 船 杏 通 郊 芍 瘟 俯 叫 或 宏 侈 钮 歧 席 朋 盘 收 铃 瓶 廊 机 惊 阳 沈 群 垂 母 核 氰 坐 汲 午 第 三 章 双 极 晶 体 管 第 三 章 双 极 晶 体 管 79

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