关于三极管的开关速度

1、关于晶体管的开关速度晶体管的切换速度用其切换时间表示，切换时间越短，切换速度越加快。 BJT的开关过程有导通和截止两个过程，与之对应的是导通时间ton和截止时间toff，晶体管的总开关时间是ton和toff之和。如何提高晶体管的开关速度？ 可以从设备配置校正和使用技术两方面考虑。(1)晶体管的开关时间：晶体管的开关波形如图1所示。 其中导通过程分为延迟和上升两个过程，截止过程分为存储和下降两个过程，晶体管的总开关时间共有4个：延迟时间td、上升时间tr、存储时间ts和下降时间tfton=td tr，toff=ts tf当不考虑附加电容对晶体管的封装电容、布线电容等的影响时，晶体管的开关时间主要

2、取决于其自身的结构、材料和使用条件。延迟时间td :延迟时间主要是对发送接合和集电接合的势垒容量进行充电的时间常数。 因此，缩短延迟时间的主要手段是，在元件设定修正上，减小发射极结和集电结的面积(减小势垒电容)、减小基极反向偏置电压的大小(发射极结快速进入正偏置，能够使晶体管导通) 可以增大输入基极电流脉冲的宽度，加快向结电容的充电速度(但是，如果该基极电流过大，则晶体管导通后的饱和深度增加，反之，蓄积时间变长，因此需要适当选择)。上升时间tr :上升导通时间是基极区域的少子电荷积蓄一定程度、晶体管达到临界饱和(即使总线结0偏移)所需要的时间。 因此，缩短上升时间的主要措施，从元件设定修正来说

3、，延长基极区域的少子寿命(加快少子积蓄)，减小基极区域的宽度，减小结面积(减小临界饱和时的基极区域的少子电荷量)，提高晶体管的特征频率fT (在基极区域另一方面，从晶体管的使用来说，可以增大基极输入电流脉冲的宽度，加快向基极区域注入少子的速度(但是，基极电流不能过大。 不这样做的话积蓄时间会变长)。蓄积时间ts :蓄积时间选择晶体管从过饱和状态(总线连接点为正偏置状态)脱离临界饱和状态(总线连接点为0偏置状态)所需的时间，即基极区域和集电极区域的过剩蓄积电荷消失的时间。 但是，这些过剩少子蓄积电荷的消失主要通过复合作用来实现，因此在器件设定修正上，缩短蓄积时间的主要措施是，在集电极区域掺杂Au

4、等来缩短集电极区域的少子寿命(减少集电极区域的过剩蓄积电荷，加速过剩蓄积电荷的消失， 不能太缩短基极区域的少子寿命，影响电流放大率)，尽量减小外延层的厚度(减少集电极区域的过剩蓄积电荷)。 另一方面，从晶体管的使用开始，缩短积蓄时间的主要措施是不过大基极输入电流脉冲的宽度(避免晶体管的饱和过深，过剩积蓄电荷减少)，增大基极抽出电流(加快过剩积蓄电荷的消失速度)。下降时间tf :下降时间的过程与上升时间的过程正好相反，是临界饱和时使基极区域积累的电荷逐渐消失的过程。 因此，为了缩短下降时间，需要减少蓄积电荷(减小结面积，减小基极区域宽度)和增大基极抽出电流。总之，为了缩短晶体管的开关时间，提高开

5、关速度，除了设备设定修正上的考虑之外，在晶体管的使用上，a )能够增大基极驱动电流，缩短延迟时间和上升时间，但是增加存储器时间b )能够提高基极抽出电流(2)晶体管的增速电容器；在BJT中采用电压驱动时，通过减小基极外接电阻，增大基极反电动势，可以增大抽出电流，具有缩短存储时间和下降时间两方面的优点。 但是，如果基极的外接电阻过小，则输入电流脉冲的宽度变大，器件的饱和度变深，相反，如果存储时间变长，基极反电动势过大，则发送接合的反偏压变大，延迟时间增加，因此需要全面折衷。 为了通过增大基极驱动电流来缩短延迟时间和上升时间，并且不延长存储时间或产生其他副作用，理想的基极输入电流波形应该是如图2所示的步进波的形式，这种步进波输入克服了上述矛盾，开关速度实际上，为了实现理想的基极电流波形，能够容易地采用如图3所示的基极输入电路(微分电路)，将图中与基极电阻RB并联连接的CB称为增速电容器。 如果在