半导体物理与材料4要素.ppt

输出特性 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 3 6 9 12 IB=0 20?A 40?A 60?A 80?A 100?A IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 3 6 9 12 IB=0 20?A 40?A 60?A 80?A 100?A IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 3 6 9 12 IB=0 20?A 40?A 60?A 80?A 100?A 放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC=?IB , 且 ?IC = ? ? IB (2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCE?UBE ， ?IBIC，UCE?0.3V (3) 截止区： UBE 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO ?0 输出特性三个区域的特点: BJT的反向电流包括:ICBO,IEBO,ICEO,其中下标O代表某一电极开路.例如ICBO就是指发射极开路时,集电极和基极回路的反向电流.对于ICBO,为了减低它,从工艺设计角度应该考虑减小集电结面积,提高发射效率,降低集电极区少子的热平衡浓度,即增加该区的掺杂浓度. ICBO主要来自于集电结耗尽区的产生电流(都是产生电流）. IEBO的主要成分是发射结耗尽层的产生电流. ICEO= ? IBEO+ICBO =(1+β’)ICBO,β’比正常工作的β要小得多.但是也可以看出,虽然在共发射极电路中有较大的电流增益,但是反向电流也增加了,即增加了BJT的噪声,功耗变大. 反向电流: B E C N N P ICBO ICEO= ? IBE+ICBO IBEO ? IBEO ICBO进入N区，形成IBEO。 根据放大关系，由于IBEO的存在，必有电流?IBEO。 集电结反偏有ICBO ICEO受温度影响很大，当温度上升时，ICEO增加很快，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。 当发射极开路时,共基极b-c结(反偏）的击穿电压BVCBO与第三章中讲到的 雪崩击穿一样,因此可以用3.41式得到: 这是设计BJT的起始点,根据所需要的击穿电压选择集电极掺杂水平Nepi和 厚度Wepi. 还有一个击穿电压，当以共发射极方式工作时,最大电压VCE的 值叫做BVCEO,是基极开路时共发射极电路中c-e结的击穿电压,要限制它比 BVCBO稍小（因为e区掺杂浓度高）. 两个击穿电压: 通过基极和集电极空间电荷区的电流的雪崩倍增因子由3.40式给出: 此时若外加电压VCE使集电结发生雪崩击穿,那么ICBO和αIE都要乘以倍增因子,根据发射极电流IE得到现在的集电极电流为: 其中α是共基极电流增益， α=IC/IE 因为α的典型值为0.99,很明显从4.41式,VCB要比BVCBO小很多,刚倍增时M=1.01,集电极电流IC就无限大.因此最大反向偏压可以由Mα=1 （ 4.41式乘以α）来限制,因此 让,VCB=BVCEO（击穿）得到: 对典型的值β=100,对硅n=2-6,因此共发射极击穿电压BVCEO比共基极击穿电压BVCBO小得多,十分之一. 当基极开路时,IB=0,IC=-IE,4.42式变为: 在小信号(信号电压小于Vt)时BJT的等效电路如图4-23,混合π型电路模型，各个参数将陆续得到： 4.6.1小信号等效电路(Small-signal AC equivalent circuit) B rbb Vbe’ Cjc C E rπ Cje Cdiff gmVbe’ gout RL BJT的小信号等效电路,在输入和输出负载分别有一个电流源 低频情形: 从前面对基极电阻的讨论,很清楚电路中在基极末端应该串联这个电阻rbb.小信号跨导(定义为小信号输出电流和输入电压之比ic/vbe’,或根据增加的直流量dIC/dVBE’)可以直接从集电极电流得到（从4.30式）: 代入4,47式,得: 这是BJT很重要的一个特性.它告诉我们通过增加正向偏压（输入电压）就可以得到大的跨导（transconductivity)（大的输出电流改变）.这就是为什么BJT能够驱动大的电容负载而且在数字电路中维持高速. Example: 如集电极