双极晶体管课件

第三章双极晶体管3.1双极晶体管及工作原理

3.1.1概念介绍3.1.2基本工作原理3.1.3晶体管电流简介

3.1.4工作模式3.1.5放大电路3.2少子分布

3.2.1正向有源模式

3.2.2其它工作模式3.3低频共基极电流增益

3.3.1电流成分3.3.2电流增益的推导

3.3.3电流增益的总结3.4非理想效应*

3.4.1基区宽度调制效应3.4.2大注入效应3.4.3发射区禁带变窄3.4.4电流集边效应3.4.5基区非均匀掺杂3.4.6双极晶体管的击穿3.5等效电路模型

3.5.1Ebers-Moll模型

3.5.2Gummel-Poon模型*

3.5.3Hybrid-Pi模型3.6频率上限*

3.6.13.6.2截止频率3.7大信号开关*3.7.1开关特性3.7.2肖特基钳位晶体管3.8其它双极晶体管*3.1双极晶体管及工作原理

3.1.1概念介绍BP+N++NECPN+P++EBC（1）NPN管（2）PNP管CBECBECBECBE

3.1.2

基本工作原理（1）能带结构（1）NPN管（2）PNP管EcEvEFiEFN区P区N区EcEvEFiEFN区P区P区电子电流（多）空穴电流（少）空穴电流（多）电子电流（少）BP+N++NECPN+P++EBC

3.1.3晶体管电流简介（1）电流成分正向有源晶体管电流发射区-n-集电区-n-基区-p-CBE电子电流理想实际发射结电子电流发射结空穴电流集电结电子电流集电结空穴电流发射结空穴电流基区复合电流

3.1.3晶体管电流简介（2）电流增益发射区-n-集电区-n-基区-p-理想实际发射结正偏：共基极电流增益：共发射极电流增益：

3.1.4

工作模式BECP+N++N正向有源反向有源饱和截止正向有源：发射结正偏，集电结反偏；截止：发射结反偏，集电结反偏；饱和：发射结正偏，集电结反偏；反向有源：发射结反偏，集电结正偏。

3.1.4

工作模式负载线：BECP+N++N饱和截止正向有源3.2

少子分布3.2.1正向有源模式发射区-n-集电区-n-基区-p-（1）基区：B（p）E（n）C（n）双极输运方程边界条件少子分布函数3.2.1正向有源模式发射区-n-集电区-n-基区-p-（2）发射区：B（p）E（n）C（n）双极输运方程边界条件少子分布函数3.2.2其它工作模式（1）截止模式发射区-n-集电区-n-基区-p-B（p）E（n）C（n）发射结反偏集电结反偏均无少子堆积电流近似为零3.2.2其它工作模式（2）饱和模式发射区-n-集电区-n-基区-p-B（p）E（n）C（n）发射结正偏集电结正偏都有少子堆积电流增益降低3.2.2其它工作模式（3）反向有源模式发射区-n-集电区-n-基区-p-B（p）E（n）C（n）发射结反偏集电结正偏反向放大效率低3.3低频共基极电流增益

3.3.1电流成分3.3.2电流增益的推导（1）直流增益：（2）交流增益：发射极注入效率系数基区输运系数复合系数3.3.2电流增益的小结发射极注入效率系数基区输运系数复合系数共基极电流增益共发射极电流增益3.4.2大注入效应P型基区少子分布大注入效应多子分布复合效应大注入效应短路电流增益集电极电流IC大注入时电流增益下降3.4.3发射区禁带变窄增长阶段禁带变窄发射区掺杂浓度NE发射区禁带变窄使注入效率降低n型发射区少子多子发射极注入效率低掺杂高掺杂3.4.4电流集边效应由于基区电阻使电流集中在边缘理想情况CBE电子电流CBEEB大功率晶体管叉指电极结构3.4.6晶体管的击穿（1）晶体管的穿通EcEvEFiEFEBCB（p）E（n）C（n）BECBEC3.4.6晶体管的击穿（2）雪崩击穿BECBECBECPNNBECPNN①②①3.5等效电路模型3.5.1Ebers-Moll模型I-V特性曲线：3.5等效电路模型3.5.2Gummel-Poon模型集电区Nd基区Na+发射区Nd++掺杂浓度非均匀掺杂电流公式修正：基区：发射区：感生电场3.5等效电路模型3.5.３Hybrid-Pi模型（1）发射结——正偏pn结：BB’E（2）集电结——反偏pn结：B’C’（3）CE电流——耦合效应：E’CCBEC’E’3.5等效电路模型3.5.３Hybrid-Pi模型（1）完整模型：BB’ECC’E’（2）简化模型：EBCE3.5等效电路模型3.5.3Hybrid-Pi模型（1）等效电路：EBCE（2）频率响应：（a）直流响应：（b）交流响应：3.6

频率上限3.6.1延时因子发射区到集电区的总延时：发射结电容充电时间：基区渡越时间：集电结耗尽区渡越时间：集电结电容充电时间：3.6

频率上限3.6.2晶体管截止频率共基极电流增益共发射极电流增益截止频率截止频率3.7

大信号开关3.7.1开关特性（1）开关电路（3）输入信号（4）输出电流正向有源饱和饱和基区集电区发射区少子浓度（2）电荷存储3.7

大信号开关3.7.2肖特基钳位晶体管（1）肖特基钳位晶体管正向有源饱和基区集电区发射区少子浓度（2）电