BJT的Early效应参数和两种物理等效电路

1、BJT的Early效应参数和两种物理等效电路BJT的Early效应（爱里效应）就是集电结电压变化而引起基区宽度发生变化的一种现象，也称为基区宽度调变效应。Early效应对于BJT的特性有着重要的影响，它不但会降低晶体管的电压增益、引起电流放大系数不稳定，而且还会影响到晶体管的速度和频率等性能。（1）Early效应参数：因为晶体管基区宽度的变化必将会引起基区中少子浓度分布梯度的变化，故Early效应一定会对晶体管性能有很大的影响。Early效应的严重程度可用如下两个Early效应参数来表征。Early电压VA：Early效应的一种直接效果就是导致发射极电流或集电极电流随着集电结电压的增大而增加（

2、在发射结电压一定的情况下），即使得晶体管的输出伏安特性曲线不饱和，亦即导致晶体管的输出电阻降低，对于共发射极BJT的输出特性如图1所示。出现这种情况的物理机理是：基区中少子浓度分布的梯度随着集电结电压的增大而增大，如图2（a）所示。E1BJT的Early电压图1中不饱和的各条输出特性曲线在横轴上的交点所对应的电压VA称为Early电压，它是表征Early效应的一个重要参量（|VA|越小，Early效应就越严重）。采用VA,即可把Early效应对晶体管的发射极电流IE和共发射极BJT的输出交流电阻ro的影响表示出来：Early常数“如果在集电结电压VCB增大、基区宽度减小的时候，保持发射极电流恒

3、定（即保持基区中少子浓度的梯度不变），则由于Early效应，那就必将引起发射结电压VBE的降低。这时基区中少子浓度梯度的变化如图2（b）所示。Early效应越严重，发射结电压随着集电结电压的变化也就越大。因此也可用下面的比值Early常数|J来表征Early效应Early常数的数值一般都很小（约为10-310-4），但是它表征了Early效应所产生的一种电压反馈作用。如果输出交流电压为vc,则由于Early效应而反馈到输入端的电压为Jvc。在低频时，Early常数J的含义实际上与共基极晶体管h参数中的电压反馈系数很接近，它们之间的关系是:f1J*式中的集电结交流电阻rc将由于Early效应而减

4、小，并且近似与发射极电流IE成反比：0WIVDW图2窗垃效应引起基区中少子浓度分布梯度的变化？（a）发射结电压恒定的情呪；右）发射檻电疣恒定的特呪（2）Early等效电路：从晶体管的结构和特性出发，可以建立起其各种物理等效电路。对于共基极BJT的一种物理等效电路，在计入Early效应的影响之后，就得到如图3所示的所谓Early等效电路。其中各个元件参数的意义分别是：p是Early常数；pvc为反馈电压，表示Early效应；re是发射结电阻（re=（kT/q）FIE）；CJE和CDE分别是发射结的势垒电容和扩散电容；rc是集电结电阻；CC是集电极电容；a是共基极电流放大系数；rbb是基极电阻。注

5、意，这里的发射结电阻re是没有计入Early效应的影响。图MBJT的共基极恥呼等效电路图3这种考虑了电容效应在内的Early等效电路，不仅很好地描述了晶体管的物理内涵，同时也能够用来分析晶体管的高频特性。在较高频时，由于集电极电容CC的反馈作用增强，则Early效应的电压反馈作用减弱；当达到200kHz以上的某个频率时，反馈电压m?vc将可以忽略。在低频时，可以忽略各种电容效应，则Early效应的电压反馈作用必须考虑。3)T型等效电路：对于图3的BJT共基极Early等效电路，在低频时，忽略其中各种电容的影响，并把它转变为T型等效电路，就得到如图4所示的等效电路。在T型等效电路中的各个元件参数显然与Early等效电路的将有所不同；例如输入电阻发射极电阻re(T),这时的输入电阻包含了Early效应的反馈作用，它与Early等效电路中的发射结电阻re之间的关系可以给出为：务丁)二為一(1一氐)彎可见，两种等效电路之间输入电阻的差别为(1-a)prc,该修正项的值约为2