第5章-三极管的时间与频率特性.ppt

5 1P n结的开关特性 耗尽层电容充电时间 当一个二极管从关 零片或反偏 到开 正偏 需要一定的时间才能达到稳定状态 这个时间与耗尽层电容的充电及过剩少数载流子充满n区或p区有关 当一个二极管从开 正偏 到关 零片或反偏 同样也需要一定的时间才能达到稳定状态 这个时间与耗尽层电容的放电及n区或p区的过剩少数载流子有关 如Cd 1fF m2 从关到开 从开到关电压摆幅为1V 电流密度为1mA m2 充放电时间CdV J约为10 12s 耗尽层电容的充放电时间比p和n区少子的充放电时间要短得多 5 1 1基区过剩少数载流子和基区充电时间 长基区二极管 n p二极管 基区宽度为w p区 正偏时 少子注入基区 长基区二极管 少子随距离的增加指数下降 到达x W处 所有少子均被复合 基区过剩少子 电子 电量QB 2 119 2 107 2 108 5 1 1基区过剩少数载流子和基区充电时间 长基区二极管 续 把方程 2 107 和 2 108 代入 2 119 得 2 120 上式利用了和少子充满基区时间 在宽基区二极管中 少子充满基区的时间等于少子寿命 2 98 5 1 1基区过剩少数载流子和基区充电时间 短基区二极管 短基区二极管 所有少子均能通过基区而没有被复合 2 111 2 112 对于短基区 把方程 2 111 和 2 112 代入 2 119 得 2 121 5 1 1基区过剩少数载流子和基区充电时间 短基区二极管 续 基区传输时间tB定义为 2 122 上式利用了上式也等于少数载流子通过短基区的平均时间 在短基区二极管中 少子充满基区的时间等于基区传输时间 5 1 2通过短基区二极管的平均时间 由方程 2 111 在窄基区二极管中 任一点的过剩少数载流子浓度为 2 123 v x 是x点过剩载流子速度 有过剩载流子在x点产生的电流密度为 2 124 由方程 2 112 给出的电流密度为 2 112 上式利用了 2 111 式 2 125 5 1 2通过短基区二极管的平均时间 续 假设忽略窄基区中载流子的复合 电流连续要求Jn x 与x无关 则由 2 124 和 2 125 得 2 126 通过短基区二极管的平均时间 2 127 比较 2 122 和 2 127 可知 基区传输时间等于少子通过窄基区的传输时间 例 WB 0 1 m NB 2 1018cm 3 n 300cm2 Vs tB 1 10 11s 少子寿命为1 10 7s数量级 由此可见 可以忽略基区复合效应 5 1 3正偏二极管的放电时间 正偏到反偏 假设 1 二极管有一个单位横截面积 2 外加正向偏压VF和反向偏压VR 它的内建电势 5 1 3正偏二极管的放电时间 续 1 tts 过剩电子耗尽后 反向电流受二极管漏电流制约 5 1 3正偏二极管的放电时间 计算 由电流连续方程 方程 2 92 可知 2 128 电子寿命 2 93 Rn Gn为电子的复合和产生率 2 128 式两边乘以 q 然后积分得 2 129 或 2 130 5 1 3正偏二极管的放电时间 计算 续 是外电阻R上的电流 方程 2 130 变为 2 131 解之得 2 132 2 133 QB 0 是二极管由正偏变为反偏时的过剩电荷 5 1 3正偏二极管的放电时间 讨论 长基区二极管的放电时间 图2 20QB t QB 0 与t 的关系 由方程 2 120 知 对于电子QB为 负 方程 2 133 为 QB t QB 0 与t 的关系 电荷控制分析 基本的放大器 放大器中的电阻和电流 晶体管的频率特性 忽略寄生电阻后的小信号等效电路模型 截止频率的倒数与集电极电流倒数的关系 截止频率与集电极电流关系的测量结果