成电微电子微电子器件3

1、电流、电压和电荷的符号（以基极电流为例）为：总电流：其中的直流分量：其中的高频小信号分量：高频小信号的振幅：第三章晶体管的频率特性 符号说明：以 和 分别表示高频小信号下的发射结注入效率、基区输运系数和共基极与共发射极电流放大系数，它们都是复数。对极低的频率或直流小信号，即 时，它们分别记为 和 。 随着信号频率 的提高， 的幅度会减小，相角会滞后。 以PNP管为例，高频小信号电流从流入发射极的 ie 到流出集电极的 ic ，会发生如下变化：PPNieipeipcipccicieicCTeCDeCTc(1) 复合损失使 0* 1 0* 的物理意义：基区中单位时间内的复合率为( 1/B ) ，少

2、子在渡越时间b 内的复合率为(b /B ) ，因此到达集电结的未复合少子占进入基区少子总数 ，这就是 0* 。这种损失对直流与高频信号都是相同的。3-1 基区输运系数与频率的关系1、渡越时间b 的作用(2) 时间延迟使相位滞后 对角频率为 的高频信号，集电结处的信号比发射结处在相位上滞后 ，因此在 0* 的表达式中应含有因子 。(3) 渡越时间的分散使 减小2、由电荷控制法求 空穴的电荷控制方程为：当暂不考虑复合损失时，可先略去复合项 。 假定上述关系也适用于高频小信号，即：代入略去 后的空穴电荷控制方程中，得： 已知在直流时有：基区ipeipc再将复合损失考虑进去，得：上式可改写为：一般情况

3、下，得：上式中， 代表复合损失， 代表相位的滞后， 代表b 的分散使 的减小。3、 在复平面上的表示 OPA与OAB 相似，因此： 可见，半圆上 P 点的轨迹就是 。 由于采用了 的假设而使 的表达式不够精确，因为这个假设是从直流情况下直接推广而来的。但是在交流情况下，从发射结注入基区的少子电荷 qb ，要延迟一段时间后才会在集电结产生集电极电流 ipc 。 计算表明，这段延迟时间可表为 , 式中 m 称为超相移因子，或 剩余相因子，可表为： 4、延迟时间与超相移因子； 的精确式子对于均匀基区， = 0， m = 0.22 。 这样，虽然少子在基区内持续的平均时间是b ，时间才对 ipc 有贡

4、献，因此 ipc 的表达式应当改为:延迟时间 于是精确的 表达式应改写为： 但是只有其中的： 定义：当 下降到 时的角频率与频率分别称为输运系数 的 截止角频率 与 截止频率 ，记为 与 。于是 又可表为：上式中：对于均匀基区： 当时，上式可表为：因子 使点P 还须再转一个相角 后到达点P ，得到的 的轨迹，才是 的轨迹。 5、 的精确式子在复平面上的表示 精确式中的因子的轨迹仍是半圆 P，但另一个 6、发射结扩散电容 本小节从 CDe 的角度来推导 （近似式）。 由第 2 小节，假设 即 代入CDe ，得：WBx0QBQEQb = dQBQe = dQE流过电阻 re 的电流为： 当不考虑势垒电容与寄生的 rs 与gl 时，PN 结的交流小信号等效电路是电阻 与电容 CDe 的并联。则 ipe 可表为：流过电容CDe 的电流为：ieipeipcreCDeeb上式中， 再计入复合损失后得：这与不含超相移因子