极管的时间与频率特性.ppt

1、第五章 三极管的时间与频率特性,P-n结的开关特性 电荷控制分析 晶体管的频率特性,5.1 P-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.

2、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

3、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

4、： （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=0.1m，NB=21018cm-3，n=300 cm2/Vs，tB110-11s，少子寿命为110-7s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；

5、（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）t ts，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2.20 QB(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