半导体器件原理 第三章.4

1、 当发射极开路时，当发射极开路时，IE = 0 ，但这并不意味，但这并不意味VBE = 0 。那么。那么VBE 应当为多少呢？根据边界条件知，当应当为多少呢？根据边界条件知，当VBC 0 时，在基区时，在基区中靠近集电结的一侧，有：中靠近集电结的一侧，有： 1、浮空电势、浮空电势0expkTqVnWnBCpoBp 基区中的部分少子电子被基区中的部分少子电子被集电结上的反偏扫入集电区，集电结上的反偏扫入集电区，但因但因 IE = 0 ，基区少子得不到，基区少子得不到补充，使在靠近发射结一侧，补充，使在靠近发射结一侧，有：有：np(0) npo ，根据边界条件，根据边界条件，这说明发射结上存在一个

2、反向这说明发射结上存在一个反向电压，这就是电压，这就是 浮空电势浮空电势 。1-exp-1-exp 1-exp-1-expkTqVIkTqVIIkTqVIkTqVIIBCCSBEESCBCCSRBEESE 已知已知 NPN 管的共基极电流管的共基极电流-电压方程为：电压方程为：(1)(2) 将将 IE = 0 代入方程代入方程 ， 得：得：考虑到考虑到 VBC 0 以及互易关系以及互易关系 ，得：，得：CSRESII于是从上式可解得浮空电势为：于是从上式可解得浮空电势为：ESCSRBEIIkTqV1exp0)1ln(qkTVBEpopBEnnV-3109.9(0)0.12V,99. 0，则若例

3、：例：1exp1expkTqVIIkTqVBCESCSRBE 2、共基极接法中的雪崩倍增效应和击穿电压、共基极接法中的雪崩倍增效应和击穿电压 已知已知 PN 结的雪崩倍增因子结的雪崩倍增因子 M 可以表示为：可以表示为：它表示进入势垒区的原始电流经雪崩倍增后放大的倍数。它表示进入势垒区的原始电流经雪崩倍增后放大的倍数。 在工程实际中常用下面的经验公式来表示当已知击穿电压在工程实际中常用下面的经验公式来表示当已知击穿电压时时 M 与外加电压之间的关系：与外加电压之间的关系：当当V= 0 时，时，M = 1 ; 当当V VB 时，时，M 。锗锗PN 结结:硅硅PN 结结:S = 6 (PN+)S

4、= 3 (P+N)S = 2 (PN+)S = 4 (P+N)dx0-11dxMiSBVVM11 对于晶体管，在共基极接法的放大区中，对于晶体管，在共基极接法的放大区中， ，CBOECIII当发生雪崩倍增效应时，当发生雪崩倍增效应时， 成为：成为：CBOECBOECIAIIMIMI 上式中，上式中， ， ，分别为计入雪崩倍增，分别为计入雪崩倍增效应后的放大系数与反向截止电流。效应后的放大系数与反向截止电流。MACICBOCBOIMI倍。增大了与均比与这时时，当。，取则管的：某硅例0.02630.9955,0263. 1(0.4)-114 . 0497. 0,99. 0*,98. 0NPN14C

5、BOCBOBBCIIAMAMVVS 定义：定义：将发射极开路时，使将发射极开路时，使 ICBO 时的时的VBC称为称为共基极集电结雪崩击穿电压共基极集电结雪崩击穿电压 ，记为，记为BVCBO 。 显然，当显然，当VBC VB 时，时，M , ICBO ，所以，所以BVCBO = VB 。 雪崩击穿对共基极输出特性曲线的影响：雪崩击穿对共基极输出特性曲线的影响： 3、共发射极接法中的雪崩倍增效应和击穿电压、共发射极接法中的雪崩倍增效应和击穿电压 在共发射极接法的放大区中，有：在共发射极接法的放大区中，有： 当发生雪崩倍增效应时，当发生雪崩倍增效应时，IC 成为：成为： 上式中，上式中，分别为计入

6、雪崩倍增效应后的放大系数与穿透电流。分别为计入雪崩倍增效应后的放大系数与穿透电流。1-1CBOBCEOBCIIIIICEOBCBOBCIBIMIMIMMI1-1AIMIMIAAMMBCBOCBOCEO11,11 可见雪崩倍增对可见雪崩倍增对 与与ICEO 的影响要比对的影响要比对 与与ICBO 的影响大的影响大得多。或者说，雪崩倍增对共发射极接法的影响要比对共基极得多。或者说，雪崩倍增对共发射极接法的影响要比对共基极接法的影响大得多。接法的影响大得多。倍。的与均是与这时。时当。中的晶体管相同，：与例例8 . 6220A-1AB0.9955,A1.0263, 0.44, 5 .32,97. 01

7、2CEOCEOBBCIIBMMVVS 定义：定义：将基极开路时，使将基极开路时，使 ICEO 时的时的 VCE 称为称为集电极集电极发射极击穿电压发射极击穿电压，记为：，记为：BVCEO 。 BVCEO 与与 BVCBO 的关系：的关系： 当当 时，即时，即 时，时， ，将此关系，将此关系1MSCBOSBSBCEOSBCEOBVVVBVVBVM1111VBVBVSCEOCBO6132.5147147V45 .32134时，当。，中的晶体管相同，：与例例SCBOCEOBVBV即：即：1MACEOCEBVV代入代入M 中，得：中，得： 在击穿的起始阶段电流还很小，在击穿的起始阶段电流还很小， 在小

8、电流下变小，使满在小电流下变小，使满足击穿条件足击穿条件 的的 M 值较大，击穿电压值较大，击穿电压 BVCEO 也就较高。也就较高。随着电流的增大，随着电流的增大， 恢复到正常值，使满足恢复到正常值，使满足 的的M值减小，值减小，击穿电压也随之下降到与正常的击穿电压也随之下降到与正常的 与与 值相对应的值相对应的 ，使曲线的击穿点向左移动，形成一段负阻区。当出现负阻区时，使曲线的击穿点向左移动，形成一段负阻区。当出现负阻区时，上式应该改为：上式应该改为： 曲线中有时曲线中有时会出现一段会出现一段 负阻区负阻区。图中，。图中， VSUS 称为维持电压。称为维持电压。 原因：原因：SCBOBVS

9、CBOsusBVV1MCBOCEOIMMI1CECEOVI1MICEOBVCEOVCEVSUSIC0负阻区负阻区 4、发射极与基极间接有一定外电路时的反向电流、发射极与基极间接有一定外电路时的反向电流（本小节内容请同学们自学。）（本小节内容请同学们自学。）susV 雪崩击穿对共发射极输出特性曲线的影响：雪崩击穿对共发射极输出特性曲线的影响：晶体管的各种偏置条件晶体管的各种偏置条件测试测试BVCES的电路示意图的电路示意图BVCES 基极对发射极短路时的基极对发射极短路时的C-E间的击穿电压间的击穿电压BVCER基极接有电阻基极接有电阻RB时的时的C-E间的击穿电压间的击穿电压BVCEX基极接有

10、反向偏压时的基极接有反向偏压时的C-E间的击穿电压间的击穿电压各种击穿电压的大小关系各种击穿电压的大小关系BVCEO BVCER BVCEX BVCES NB NC ， 故故 BVCBO 取决于取决于NC ， BVEBO 取决于取决于NB , 且且 BVCBO BVEBO 。 6、基区穿通效应、基区穿通效应 当集电结上的反向电压增大到其势垒区将基区全部占据，当集电结上的反向电压增大到其势垒区将基区全部占据， WB = 0 时，时， IC 将急剧增大，这种现象称为将急剧增大，这种现象称为 基区穿通基区穿通，相应的，相应的集电结反向电压称为集电结反向电压称为 穿通电压穿通电压，记为，记为Vpt 。WBNNP0 基区穿通时，进入基区中的势垒区宽度与基区宽度相等。基区穿通时，进入基区中的势垒区宽度与基区宽度相等。对于突变结：对于突变结：2)(2BBCCBsptWNNNNqV 防止基区穿通的措施防止基区穿通的措施 ：增大增大 WB 与与 NB 。这与防止厄尔利。这与防止厄尔利效应的措施相一致，但与提高效应的措施相一致，但与提高 放大系数放大系数 与与 的