第5章 晶体管功率特性.ppt

电子器件基础
湖南大学电子科学与技术专业
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第5章 晶体管功率特性
第1节 基区电导调制效应
第2节 有效基区扩展效应
第3节 发射极电流集边效应
第4节 晶体管最大耗散功率
第5节 晶体管二次击穿和安全工作区
电子器件基础
晶体管功率特性
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掌握双极型晶体管大注入效应、基区扩展效应和电流集边效应的本质和作用，最大耗散功率及其影响因素；
理解二次击穿机理和安全工作区。
本章要求：
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晶体管功率特性
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电子器件基础
晶体管功率特性
功率晶体管：工作在高电压和大电流条件下，功率1W以上的晶体管；
晶体管功率特性：大功率条件下晶体管性能的变化，小注入近似的假设不再成立，特别是电流增益和特征频率随电流增加而下降，用极限参数描述；
极限参数：最高电压，最大电流，最大耗散功率，二次击穿；
极限参数限制晶体管的安全工作区。
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第1节 基区电导调制效应
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晶体管功率特性
晶体管放大工作：
VBE>0 VBC<0
发射区电子向基区注入，基区少子（电子）浓度增加；
电中性要求多子（空穴）浓度等量增加，由基极正电源提供。
E
（N）
C
（N）
B
（P）
pb
pb
nb
nb
ppb
npb
小注入：VBE>0 VBC<0
大注入：VBE>>0 VBC<0
1 基区载流子分布
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晶体管功率特性
小注入：nb << ppb
nb >> npb
pb= ppb+ nb≈ ppb
大注入：nb ～ ppb
nb >>npb
pb= ppb+ nb >> ppb
基区多子浓度大大增
加，电阻率下降——
基区电导调制。
E
（N）
C
（N）
B
（P）
pb
pb
nb
nb
ppb
npb
小注入：VBE>0 VBC<0
大注入：VBE>>0 VBC<0
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晶体管功率特性
平衡时基区电阻率：
晶体管放大工作时基区电阻率：
小注入时：
nb << ppb
大注入时：
nb ～ ppb
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晶体管功率特性
发射区注入到基区的少子（电子）在浓度梯度作用下继续向集电结扩散，到达集电结的电子在集电结反向电场EC作用下通过集电区，形成集电极电流。
N+
N
P
pb
nb
ppb
npb
大注入：VBE>>0 VBC<0
EC
●
n0
注入基区载流子的运动
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晶体管功率特性
基区的多子（空穴）在浓度梯度作用下向集电结扩散，但集电结反向电场EC阻挡空穴通过集电结，使得在集电结附近的基区中空穴（正电荷）积累，形成由集电结指向发射结的基区大注入自建电场E。
N+
N
P
pb
nb
ppb
npb
大注入：VBE>>0 VBC<0
EC
●
n0
E
○
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晶体管功率特性
对多子（空穴）：
电场E 的漂移作用与浓度梯度的扩散作用相反，即 E 阻碍空穴的进一步扩散，达到动态平衡时，基区空穴为稳定分布。
对少子（电子）：
电场E 的漂移作用与浓度