现代半导体器件刘飞Tel：84110916Email：liufei@mail.sysu.edu.cn中山大学理工学院第四章双极晶体管(2)¾4.1交流小信号电流增益4.2双极晶体管频率特性参数4.3双极晶体管的开关原理4.4双极晶体管的开关时间4.5双极晶体管大电流特性4.6晶体管耗散功率及安全工作区4.1交流小信号电流增益一、双极晶体管实际中的应用1.BJT的两大功能：(1)放大功能(2)开关功能(形成模拟和数字两大电子线路系统)2.BJT在信号放大功能的应用基础：(1)BJT输入的通常为交流小信号；(2)输入电流与输入电压的近似线性关系；(3)BJT工作中的使用频率限制。3.BJT开关功能的应用基础：4.1交流小信号电流增益(1)BJT的工作状态的快速转换；(2)两种工作状态当作二进制的1和0，构筑存储系统；(3)BJT开关功能需要更短的开关时间。二、交流小信号电流传输1.BJT的交流小信号状态(1)输入总电压为信号电压与直流偏压之和；iωtvBEt()=VBE+()vbevtbe()t=Vbee(2)输入总电流为信号电流和直流电流之和；i()()Ct=IC+ict4.1交流小信号电流增益BiEiCN＋PNECv(t)bevcb(t)iBVBEVCBNPN晶体管共基极交流小信号电路4.1交流小信号电流增益(3)交流小信号：信号频率在低频或是中频。(4)交流小信号的准静态近似：(将交流小信号看为准静态的直流分量处理)2.交流小信号下晶体管中各区域的变化：(1)发射区的变化(a)出现发射结的势垒电容CTE；(试回忆PN结的势垒电容产生原因？)(b)发射极电流组成的变化：i=i+i+ienepeTEC4.1交流小信号电流增益inc(0)inc(xm)iineCDCiciCDEiieipeirbciCTCiCTEibNPN晶体管内交流小信号电流传输4.1交流小信号电流增益(2)基区的变化：∂QDE∂QB(a)出现发射结的扩散电容:CDE=≈∂VBE∂VBEiVBCVBC(CDC是基极电流的分量)∂QDC∂QB(b)出现集电结的扩散电容：CDC=≈∂VBC∂VBCVBEVBE(由于基区宽化效应造成基区电荷积累的变化)(c)CDC很小,仍为基区的电子电流构成,一般忽略不计。(d)基区中的电子电流构成变化：i=i+i+i+i)0(nerbDECDCCnc4.1交流小信号电流增益(3)集电区的变化：(a)出现集电结的势垒电容CTC；(来源于基区注入到集电区中电荷的变化)(b)集电区电流的构成：i()x=i+incmcTCCc(c)集电结势垒区两侧电流不再相等；(交流信号相位变化，载流子以有限速度通过势垒区)(d)基极电流组成的变化：ii=+i+i+i+i+ibperbCTEDECTCCDCC3.物理意义：(1)熟悉交流小信号下BJT中电流构成;(2)小信号下电流增益下降。4.1交流小信号电流增益三、双极晶体管交流小信号模型1.等效电路的建立：(1)输入信号电压很小，用准静态近似；(2)用线性元件来构成网络电路。(如电阻、直流电源、电容等。)2.BJT等效电路的分类：(1)Z参数等效电路；(2)y参数等效电路；(3)h参数等效电路。3.共射极h参数等效电路简介：4.1交流小信号电流增益(1)模型的建立：以输出电压和输入电流为自变量；(2)利用交流短路和交流开路时的结构参数计算；(3)适用于理想的均匀基区晶体管；(4)模型缺陷：(a)未考虑基区宽化效应；(b)未考虑交流下的势垒电容和扩散电容。4.混合π模型的提出与建立：(Giacoletto模型)(1)定义：来源于等效电路中元件排列形状；(2)模型中等效电路的构成：以y参数等效电路为基础，在相应的格点添加电容和基极电阻；(3)适用于实际应用中的小信号输入的晶体管；4.1交流小信号电流增益BibicCrbeβibvbercevceμsvceE共射极h参数等效电路4.1交流小信号电流增益(4)模型的特征:a.模型中元件都是固定值，与信号频率无关；b.元件逼真地与器件物理相关联，考虑电导参数。(5)混合π模型的建立：a.自变量和因变量的选取：iB=f(,)1BEvvCBiC=f(,)2BEvvCBb.全微分后得到小信号电流电压方程：ibg=πvbe−μgcbvicg=mvbe+0gcbv4.1交流小信号电流增益c.电导参数(