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§3.3 晶体管的直流伏安特性 §3.5 晶体管的频率特性 §3.7 晶体管的开关特性 ?：延迟时间 ?d：集电结空间电荷区延迟时间 前面讨论的晶体管工作于线性区域，即输出电流与输入电流呈线性关系，也可说晶体管工作于放大状态。工作于放大状态的晶体管常常应用在放大电路中。在数字电路、自动控制和其他很多领域，晶体管还被广泛用做开关元件，这是因为晶体管具有良好的开关特性。 晶体管的开关作用 1. 晶体管的开关作用 好开关特性，即晶体管导通时的压降要小，截止时反向漏电流要小，开关时间要短。 2. 晶体管的开关工作区域 晶体管做开关运用 时，它的“开”与“关”两种工作状态分别对应于输出持性曲线中的饱和区和截止区。 可见晶体管的开关作用就是通过基极加驱动信号电压使晶体管导通和截止，也就是使晶体管的工作点位于饱和区或截止区，并在两个区之间转换。 半导体器件物理 第三章 双极型晶体管 晶体管的直流伏安特性曲线是指晶体管输入和输出的电流—电压关系曲线。晶体管的三个端．共有四个参数：输入电流、输入电压、输出电流和输出电压。可以把任何两个参数之间的关系用曲线表示出来(以其余两个；参数中的一个作为参变数)得到一族曲线，最常用的是输入特性曲线和输出特性曲线。晶体管曲直流特性曲线比较形象地反映了晶体管内部的物理过程，它不仅对于晶体管的使用者是重要的，对于晶体管的设计和制造者同样也是很重要的。 共基极连接的直流特性曲线 RE为发射极串联电阻，用以控制和调节IC或UEB。 一、共基极直流输入特性曲线 在不同的 UCB 下，改变 UEB ，测量 IE ，便可得出一族 IE-UEB 曲线，这族曲线称为共基极直流输入特性曲线，如图3.2l(a)所示。 由于 Ae为发射结面积，jp(X1)和jn(X2)都随正向压降而呈指数增大，因此IE也与UEB成指数关系。实际上输入特性曲线就是正向PN结的特性曲线，但也存在着差别：在同样UEB下， IE随着UCB增大而增大，这是因为集电极空间电荷区宽度随着UCB的增大而增加，因而有效基区宽度减小，使得在同样UEB下，基区少子浓度梯度增大，所以IE增大。这种有效基区宽度随UCB的增大(减小)而减小(增大)的现象，就是上面讨论的基区宽度调变效应。所以，输入特性曲线随着UCB的增大而左移。 二、共基极直流输出特性曲线 在不同的 IE 下，改变 UCB ，测量IC ，便可得出一族 IC-UCB 曲线，这族曲线称为共基极直流输出特性曲线，如图3.2l(b)所示。 UCB 0时， ICB ? IE (因为ICB＝?0 IE，?0 ?1)，而且基本与 UCB 无关。在 UCB=0时, IC仍保持不变，这是因为在UCB=0时，基区靠集电结空间电荷区边界处少子浓度等于平衡少子浓度，但因基区中存在少子浓度梯度，不断地有少子向集电结边界扩散，为了保证该处少子浓度等于平衡少子浓度，漂移通过集电结的少子必须大于从集电区扩散到基区的少子(扩散到基区靠近集电结边界的少子仍然靠漂移通过集电结)，因而虽然 UCB=0 ，但 IC不等于零。要使集电极电流减至零，必须在集电结上加一个小的正向偏压，使基区中少子浓度梯度接近于零方可。 共发射极连接的直流特性曲线 RB为基极串联电阻，用以控制UBC或 IC 。 前面对晶体管的分析仅限于直流情况，忽略了载流子传输的动态过程和晶体管的一些寄生参数的影响。但当输入为交流信号，且频率高到一定程度时，传输的瞬态过程和一些寄生电容的影响就不得不考虑了。随着频率的增高，一方面构成晶体管的PN结寄生电容的等效阻抗下降，对结电容的充放电电流将增如；另一方面，由于信号变化节奏加快，晶体管载流子的传输时间也会影响信号的传输，最终将导致晶体管电流放大能力的下降和信号相移的增加。因此，晶体管的使用频率受到限制。所以，可按工作频率范围把晶体管分为低频晶体管、高频晶体管和超高频晶体管三种。低频晶体管只能在3MHz以下的频率范围内使用，高频晶体管可在几十到几百兆赫的频率下使用。能在750 MHz以上频率范围内使用的晶体管称为超高频晶体管。 晶体管的高频等效电路和交流电流放大系数 在小信号下，非线性晶体管在工作点附近的小范围内可以看成是线性的，等效电路实际是指小信号等效电路。 1. 晶体管共基极高频等效电路 发射结和集电结之间的相互关系？用一个与rC并联的内阻无穷大的受控电源?ie来表示ie对ic的控制关系 ——晶体管的高频T型等效电路 ——在直流或低频时，电容的影响可忽略。因此，将图3.39中的电容看成开路，就可得到 晶体管低频“T”型等效电路了。 2. 晶体管的共基极交流放大系数 半导体器件物理 第三章 双极型晶体管 * * * *