[信息与通信]第三章 双极型晶体管的频率.pptVIP

第三章 双极型晶体管的频率特性 在实际运用中，晶体管大多数都是在直流偏压下放大交流信号。随着工作频率的增加，晶体管内部各个部位的电容效应将起着越来越重要的作用，因而致使晶体管的特性发生明显的变化。 本章讨论在高频信号作用下晶体管的哪些特性参数发生什么样的变化以及这些这些变化与工作频率的关系等，以便能更好地认识高频下晶体管特性的变化规律，更重要的是了解应设计制造什么样的晶体管以满足高频工作条件的要求。为此，首先介绍晶体管高频工作下的特殊参数，然后再讨论这些参数与结构、工作条件的关系等。 第三章 双极型晶体管的频率特性 §3.1 晶体管交流电流放大系数与频率参数 §3.2 晶体管的交流特性分析 §3.3 晶体管的高频参数及等效电路 §3.4 高频下晶体管中载流子的输运及中间参数 §3.5 晶体管电流放大系数的频率关系 §3.6 晶体管的高频功率增益 §3.7 工作条件对晶体管fT、KPm的影响 二、晶体管的频率参数 § 3.2 晶体管的交流特性分析 晶体管在实际应用时大多是在直流偏压上叠加上交流小信号，即作用在结上的总电压应为交、直流两部分电压之和，如果所叠加的交流信号为正弦波则 一、均匀基区晶体管（以npn管为例） 一、均匀基区晶体管（以npn管为例） 边界条件：x=0时， § 3.3 晶体管的高频参数及等效电路 晶体管高频参数是高频特性方程组中的一组参数 一方面，将晶体管的结构参数与四端网络的特性参数相联系 另一方面，通过等效电路反映晶体管内部结构与外电路的关系，使晶体管的CAD及计算机模拟得以实现 目的：高频下晶体管电流放大系数随工作频率变化的物理实质（关系） 方法：利用晶体管的等效电路，逐步分析载流子的运动过程（中间参数） 实质：RC回路对高频信号产生延迟和相移（电容的分流作用） 一、发射效率及发射结延迟时间 因re、CTe并联，具有等电压关系 集电结势垒延迟时间等于载流子穿越空间电荷区所需延迟时间的一半 集电极电流并不是渡越势垒的载流子到达集电极“极板”才产生的，当载流子还在穿越空间电荷区的过程中，就在集电极产生了感应电流 集电极电流是空间电荷区内运动的载流子在集电极所产生的感应电流的平均表现 当信号波长远大于势垒区宽度时，所得才结果成立 交变电流流过集电结势垒区引起其中电荷量的变化 交变电流流过集电区在串联电阻上产生压降引起集电结势垒电容上电压交变 两者都通过集电结势垒电容的充放电对输出电流分流并产生延迟 两者同时发生在集电结中 交变信号作用下 晶体管各部分电容充放电使载流子运动产生延迟； 充放电电流的分流作用使输出电流幅值下降，电流放大系数下降 发射结势垒电容充放电引起发射效率下降和注入基区的电流延迟 发射结扩散电容充放电使基区输运系数下降和基区渡越延迟 集电结势垒电容因交变电流改变其中电荷量及 串联电阻上压降改变其两端电压而分别产生集电结势垒渡越延迟和集电极延迟 § 3.5 晶体管电流放大系数与频率的关系 一、共基极运用 二、共发射极运用 提高fT的措施 减薄基区宽度，可采用浅结扩散或离子注入技术。 降低基区掺杂浓度Nb以提高Dnb；适当提高基区杂质浓度梯度以建立一定的基区自建电场。 减小结面积Ae、Ac，以减小结电容。 减小集电区电阻及厚度，采用外延结构，以减小xmc及rs，但集电区电阻率及外延层厚度的选择要照顾到对击穿电压的影响。 做好Al电极欧姆接触。 注意管壳的设汁及选择，以减小杂散电容。 在结构参数均相同时，npn管较pnp管有较高的fT(Dn＞Dp)。 h参数与Y参数只是从不同角度反映晶体管内部电流、电压关系，因而其间可以互相转换 低频时可忽略电容效应 高频时可忽略基区宽变效应 h11和h12的意义 h21和h22的意义 2、共发射极h参数及其等效电路 h参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 h参数与工作点有关，在放大区基本不变。 h参数都是微变参数，所以只适合对交流小信号的分析 § 3.4 高频下晶体管中载流子的输运过程 发射结发射 基区输运 集电结收集 集电极输出 对CTe进行充、放电的电流对输出没有贡献，导致γ降低 发射极截止角频率 发射结 延迟时间 CTe的作用：1、对 Ie的分流作用使发射效率幅 值随频率升高而下降 2、RC延迟作用使注入电流滞后于 输入电流一个相位角 二、基区输运系数及基区渡越时间 基区输运系数随信号频率升高而减小： 实质是高频信号首先对发射结扩散电容充放电（基区积累电荷的数量改变），这一电流仅形成基极电流，对输出电流没有贡