功率-湖南大学.PPT

电子器件基础 晶体管的直流特性 B N P N+ C E VCE ICEO 基极开路 由于： 基极开路时，虽 IB=0，但VCE同时使集电结反偏，发射结正偏，晶体管具有放大作用，流过集电极和发射极的总电流ICEO是集电结反向电流ICBO的 1+β 倍。 电子器件基础 晶体管的直流特性 VCE使集电结反偏，有电流ICBO流入基区，相当于基极电流IB =ICBO ； 基极开路，有： 发射结正偏，发射区注入基区电流 InE，基区输运过程复合损失电流 IVB，集电结收集电流 InC = βIB，则： 电子器件基础 晶体管直流特性 N P N+ C E B BVCBO ICBO N P N+ C E B BVEBO IEBO 晶体管击穿电压 （决定了外加电压的上限） BVCBO：发射极开路，集电结反向击穿电压。 BVEBO：集电极开路，发射结反向击穿电压。 电子器件基础 晶体管直流特性 基区少子连续性方程： 代入 jnB得： 基区杂质浓度指数分布时，代入基区均匀电场得： 解方程求出nb(x)，得到jnB，同样方法推得jnE 、 jpE 、 jnC 、 jpC ，得到 IE 和 IC： 严格推导思路（具体过程略）： 电子器件基础 晶体管直流特性 其中： 电子器件基础 晶体管直流特性 第3节 晶体管电流放大系数与特性曲线 电流放大系数是晶体管的主要直流参数之一； 不同偏置电压接法，有不同的电流放大系数； 输出端电压对放大系数有影响，先讨论输出短路情况； 讨论缓变基区晶体管电流放大系数。 电子器件基础 晶体管直流特性 1 晶体管电流放大系数 VE E B C N+ P N VC IC IE IB ICBO InC InE IpE IVB 电子运动三个过程： 发射结发射电子；电子在基区输运；集电结收集电子。 共基极电流放大系数 电子器件基础 晶体管直流特性 发射效率： 注入基区的电子电流与发射极电流的比值 输运系数： 到达集电极的电子电流与进入基区的电子电流之比，其差别即基区复合的损失。 集电区倍增因子： 反向饱和电流比电子(多子) 电流小得多。 反压接近雪崩击穿电压时，考虑集电结空间电荷区雪崩倍增： 电子器件基础 晶体管直流特性 晶体管的放大作用 输入电流变化ΔIE，引起输出端电流变化ΔIC，且ΔIC=αΔIE，因为α1，所以ΔICΔIE，无电流放大。 电压增益: 功率增益: VE E B C N+ P N VC IC IE IB ICBO InC InE IpE IVB RC RE 电子器件基础 晶体管直流特性 · VB E B C N+ P N VC IC IE IB RC RB 共发射极电流放大系数 晶体管的放大作用 输入电流变化ΔIB，引起输出端电流变化ΔIC，且ΔIC=βΔIB，因为β 1，同时具有电流放大、电压放大和功率放大。 电子器件基础 晶体管直流特性 晶体管放大要求：IC ～ IE IB 外部条件：发射结正偏，有载流子注入，re小； 集电结反偏，能够收集载流子， rc大。 内部条件： NE NB ，发射区注入基区载流子数多， 发射效率高； WbLnb，基区载流子复合损失少，集电 结收集到的载流子数多，基区输运系数大。 电子器件基础 晶体管直流特性 2 晶体管的特性曲线 反映各电极之间电流与电压的关系 输入特性曲线 共基极： （ VCB一定时IE～VBE的关系） VCB = 0 时，集电结短路，输入特性即发射结正向特性； VCB增加， xmc增加， Wb减小， InE增加， IE增加。 电子器件基础 晶体管直流特性 共发射极（ VCE一定时IB～VBE的关系） VCE = 0 时，集电极与发射极短路，集电结与发射结并联，输入特性即两个并联PN结的正向特性； VCE增加， xmc增加， Wb减小， IB减小； VBE = 0时，基极与发射极短路，如VCE≠0，则VCB≠0，有集电结反向电流ICBO流过基极。 ICBO 电子器件基础 晶体管直流特性 输出特性曲线 共基极：（ IE一定时IC～VCB的关系） IC = αIE + ICBO IE = 0时，发射极开路，只有集电结反向电流ICBO流过； IE增加(VBE增加)， IC增加； VCB = 0时，集电结短路，发射结正偏，仍有电流IC流过； VCB 0时，集电结正偏，发射结仍正偏，发射结和集电结向基区