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文檔簡介
1、3.4雙極晶體管的DC電流-電壓方程。本節(jié)以基極區(qū)緩慢變化的NPN晶體管為例,推導(dǎo)了晶體管在發(fā)射極結(jié)和集電極結(jié)上施加任意電壓時(shí)的DC電流-電壓方程。e,b,c,ie,IB,IC,VCE,vbe,vbc,n,n,p,-,-,-,參考電流方向和參考電壓極性如下圖所示。在推導(dǎo)電流-電壓方程時(shí),擴(kuò)散方程的解具有線性疊加的特性:邊界條件1的解n1(x)和邊界條件2的解n2(x)的和n1(x) n2(x)等于邊界條件2的解n(x)。,3.4.1集電極結(jié)短路時(shí)的電流,其中IES表示發(fā)射極結(jié)反向偏置且集電極結(jié)零偏置時(shí)的發(fā)射極電流,相當(dāng)于單發(fā)射極結(jié)構(gòu)形成的PN結(jié)二極管的反向飽和電流。因此,當(dāng)發(fā)射極結(jié)處于隨機(jī)偏置
2、,集電極結(jié)處于零偏置時(shí),我們可以得到晶體管三個(gè)電極的電流。3.4.2發(fā)射極結(jié)短路時(shí)的電流。如果晶體管的發(fā)射極區(qū)域被認(rèn)為是“集電極區(qū)域”,我們可以得到反向應(yīng)用的晶體管,這被稱為反向晶體管。發(fā)射極結(jié)短路相當(dāng)于反相晶體管集電極結(jié)短路,因此本節(jié)晶體管的偏置狀態(tài)相當(dāng)于前一節(jié)反相晶體管的偏置狀態(tài)。因此,可以得到,在公式中,當(dāng)集電極結(jié)被反向偏置并且發(fā)射極結(jié)被零偏置時(shí),ICS表示集電極電流,這相當(dāng)于由單個(gè)集電極結(jié)組成的PN結(jié)二極管的反向飽和電流。代表倒相管的共基DC短路電流的放大系數(shù),它通常比。3.4.3晶體管的DC電流-電壓方程,因?yàn)樵谌齻€(gè)電流中滿足IE=ic1b,所以三個(gè)電流中只有兩個(gè)是獨(dú)立的。如果選擇I
3、E和IC,則在上述兩種偏置條件下,通過將電流相加,可以得到共基DC電流-電壓方程,也稱為“埃爾伯莫爾方程”,并且當(dāng)任何電壓施加到發(fā)射極結(jié)和集電極結(jié)時(shí),可以得到晶體管的DC電流-電壓方程。(3-59b)、(3-59a),如果選擇IB和IC,則得到共發(fā)射極DC電流和電壓的方程。前向管和后向管之間有一個(gè)互易關(guān)系,即(3-60),3.4.4晶體管的輸出特性,共基極輸出特性:以輸入端的IE為參數(shù),集成電路和VBat輸出??梢酝ㄟ^從共基DC電流-電壓方程中消除VBE來獲得共基輸出特性方程、E、B、C、IE、ic、VBC、N、N、P、-、B,當(dāng)VBC=0時(shí),在放大區(qū)域中,VBC為0,并且當(dāng)、其中、共基輸出特
4、性曲線、共發(fā)射極輸出特性:在輸出端的IC和VCE之間的關(guān)系,其中在輸入端的IB作為參數(shù)變量。共發(fā)射極輸出特性方程可以通過從共發(fā)射極DC電流電壓方程中消除VBE來獲得、E、C、B、P、IB、ic、N、E、VCE、N,其中,或,當(dāng)VBC=0或VBE VCE時(shí),當(dāng)放大時(shí),ICEO代表當(dāng)基極開路(IB=0)且集電極反向偏置(VBC 0)時(shí)從發(fā)射極穿透到集電極的電流,這被稱為共發(fā)射極反向截止電流或共發(fā)射極穿透電流。共發(fā)射極輸出特性曲線,在圖中,虛線表示VBC=0,或VCE=VBE,即放大區(qū)和飽和區(qū)之間的邊界。在虛線的右側(cè),VBC VBE是放大區(qū)域;在虛線的左側(cè),VBC 0或VCE VBE是飽和區(qū)域。3.
5、4.5基極寬度調(diào)制效應(yīng),在共發(fā)射極放大區(qū),理論上,集成電路與VCE無關(guān)。然而,在實(shí)際的晶體管中,集成電路會(huì)隨著VCE的增加而略有增加。原因是當(dāng)VCE增加時(shí),集電極結(jié)反向偏壓(VBC=VBE VCE)增加,集電極結(jié)耗盡區(qū)變寬,中性基極區(qū)寬度變窄,基極區(qū)少子濃度分布梯度增加,從而增加了集成電路。這種現(xiàn)象被稱為基底寬度調(diào)制效應(yīng),也稱為早期效應(yīng)。,WB,WB,WB,x,n,n,p,0,0,nb (x),當(dāng)忽略基區(qū)中的少數(shù)重組和ICEO時(shí),輸入基區(qū)中的部分,即xp。其中,稱為早期電壓;稱為共發(fā)射極增量輸出電阻;是集電極結(jié)耗盡區(qū)。對(duì)于均勻的基區(qū)、或,為了減少早期效應(yīng),基區(qū)的寬度WB應(yīng)該增加,并且基區(qū)中的集電
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