第5章 晶体管功率特性.ppt

1电子器件基础电子器件基础湖南大学电子科学与技术专业 2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 3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: 电子器件基础晶体管功率特性 4 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。 5 第1节基区电导调制效应电子器件基础晶体管功率特性晶体管放大工作: V BE >0 V BC <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)p bp bn bn bp pbn pb小注入: V BE >0 V BC <0 大注入: V BE >>0 V BC <0 1 基区载流子分布 6 电子器件基础晶体管功率特性小注入: n b << p pb n b >> n pbp b = p pb + n b≈ p pb大注入: n b~ p pb n b >> n pbp b = p pb + n b >> p pb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)p bp bn bn bp pbn pb小注入: V BE >0 V BC <0 大注入: V BE >>0 V BC <0 7 电子器件基础晶体管功率特性平衡时基区电阻率: Bpb pb pb bNqpq??? 11??晶体管放大工作时基区电阻率: ???? bBpb bpb pb bpb bnNqnpqpq????????? 111'小注入时: n b << p pb?? bpb pb bpb pb bpqnpq ???????? 11'大注入时: n b~ p pb?? bpb pb bpb pb bpqnpq ???????? 11' 8 电子器件基础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 E C作用下通过集电区,形成集电极电流。 N +NPp bn bp pbn pb大注入: V BE >>0 V BC <0 E C ●n 0注入基区载流子的运动 9 电子器件基础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 E C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 +NPp bn bp pbn pb大注入: V BE >>0 V BC <0 E C ●n 0 E ○10 电子器件基础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的漂移作用与浓度梯度的扩散作用相同,即 E加速电子的扩散。 N +NPp bn bp pbn pb大注入: V BE >>0 V BC <0 E C ●n 0 E ○大注入自建电场的作用