半导体器件原理 第三章.4.ppt

1、3-4 晶体管的反向特性,当发射极开路时，IE = 0 ，但这并不意味VBE = 0 。那么VBE 应当为多少呢？根据边界条件知，当VBC 0 时，在基区中靠近集电结的一侧，有：,1、浮空电势,基区中的部分少子电子被集电结上的反偏扫入集电区，但因 IE = 0 ，基区少子得不到补充，使在靠近发射结一侧，有：np(0) npo ，根据边界条件，这说明发射结上存在一个反向电压，这就是 浮空电势 。,已知 NPN 管的共基极电流-电压方程为：,(1),(2),将 IE = 0 代入方程 ， 得：,考虑到 VBC 0 以及互易关系 ，得：,于是从上式可解得浮空电势为：,例：,2、共基极接法中的雪崩倍增

2、效应和击穿电压,已知 PN 结的雪崩倍增因子 M 可以表示为：,它表示进入势垒区的原始电流经雪崩倍增后放大的倍数。,在工程实际中常用下面的经验公式来表示当已知击穿电压时 M 与外加电压之间的关系：,当V= 0 时，M = 1 ; 当V VB 时，M 。,锗PN 结:,硅PN 结:,S = 6 (PN+),S = 3 (P+N),S = 2 (PN+),S = 4 (P+N),对于晶体管，在共基极接法的放大区中， ，,当发生雪崩倍增效应时， 成为：,上式中， ， ，分别为计入雪崩倍增,效应后的放大系数与反向截止电流。,定义：将发射极开路时，使 ICBO 时的VBC称为共基极集电结雪崩击穿电压 ，

3、记为BVCBO 。,显然，当VBC VB 时，M , ICBO ，所以BVCBO = VB 。,雪崩击穿对共基极输出特性曲线的影响：,3、共发射极接法中的雪崩倍增效应和击穿电压,在共发射极接法的放大区中，有：,当发生雪崩倍增效应时，IC 成为：,上式中，,分别为计入雪崩倍增效应后的放大系数与穿透电流。,可见雪崩倍增对 与ICEO 的影响要比对 与ICBO 的影响大得多。或者说，雪崩倍增对共发射极接法的影响要比对共基极接法的影响大得多。,定义：将基极开路时，使 ICEO 时的 VCE 称为集电极发射极击穿电压，记为：BVCEO 。,BVCEO 与 BVCBO 的关系：,当 时，即 时， ，将此关

4、系,即：,代入M 中，得：,在击穿的起始阶段电流还很小， 在小电流下变小，使满足击穿条件 的 M 值较大，击穿电压 BVCEO 也就较高。随着电流的增大， 恢复到正常值，使满足 的M值减小，击穿电压也随之下降到与正常的 与 值相对应的 ，使曲线的击穿点向左移动，形成一段负阻区。当出现负阻区时，上式应该改为：,曲线中有时会出现一段 负阻区。图中， VSUS 称为维持电压。,原因：,ICEO,BVCEO,VCE,VSUS,IC,0,负阻区,4、发射极与基极间接有一定外电路时的反向电流,（本小节内容请同学们自学。）,雪崩击穿对共发射极输出特性曲线的影响：,晶体管的各种偏置条件,测试BVCES的电路示

5、意图,BVCES 基极对发射极短路时的C-E间的击穿电压 BVCER基极接有电阻RB时的C-E间的击穿电压 BVCEX基极接有反向偏压时的C-E间的击穿电压 各种击穿电压的大小关系 BVCEO BVCER BVCEX BVCES BVCBO,5、发射结击穿电压,集电极开路（IC = 0），发射极与基极之间加反向电压时的 IE 记为 IEBO ， 使IEBO 时的发射极与基极间反向电压记为BVEBO 。,在通常的晶体管中，NE NB NC ， 故 BVCBO 取决于NC ， BVEBO 取决于NB , 且 BVCBO BVEBO 。,6、基区穿通效应 当集电结上的反向电压增大到其势垒区将基区全部占据， WB = 0 时， IC 将急剧增大，这种现象称为 基区穿通，相应的集电结反向电压称为 穿通电压，记为Vpt 。,WB,N,N,P,0,基区穿通时，进入基区中的势垒区宽度与基区宽度相等。对于突变结：,防止基区穿通的措施 ：增大 WB 与 NB 。这与防止厄尔利效应的措施相一致，但与提高 放大系数 与 的要