成電微電子微電子器件3

1、電流、電壓和電荷的符號（以基極電流為例）為：總電流：其中的直流分量：其中的高頻小信號分量：高頻小信號的振幅：第三章晶體管的頻率特性 符號說明：以 和 分別表示高頻小信號下的發(fā)射結注入效率、基區(qū)輸運系數和共基極與共發(fā)射極電流放大系數，它們都是復數。對極低的頻率或直流小信號，即 時，它們分別記為 和 。 隨著信號頻率 的提高， 的幅度會減小，相角會滯后。 以PNP管為例，高頻小信號電流從流入發(fā)射極的 ie 到流出集電極的 ic ，會發(fā)生如下變化：PPNieipeipcipccicieicCTeCDeCTc(1) 復合損失使 0* 1 0* 的物理意義：基區(qū)中單位時間內的復合率為( 1/B ) ，少

2、子在渡越時間b 內的復合率為(b /B ) ，因此到達集電結的未復合少子占進入基區(qū)少子總數 ，這就是 0* 。這種損失對直流與高頻信號都是相同的。3-1 基區(qū)輸運系數與頻率的關系1、渡越時間b 的作用(2) 時間延遲使相位滯后 對角頻率為 的高頻信號，集電結處的信號比發(fā)射結處在相位上滯后 ，因此在 0* 的表達式中應含有因子 。(3) 渡越時間的分散使 減小2、由電荷控制法求 空穴的電荷控制方程為：當暫不考慮復合損失時，可先略去復合項 。 假定上述關系也適用于高頻小信號，即：代入略去 后的空穴電荷控制方程中，得： 已知在直流時有：基區(qū)ipeipc再將復合損失考慮進去，得：上式可改寫為：一般情況

3、下，得：上式中， 代表復合損失， 代表相位的滯后， 代表b 的分散使 的減小。3、 在復平面上的表示 OPA與OAB 相似，因此： 可見，半圓上 P 點的軌跡就是 。 由于采用了 的假設而使 的表達式不夠精確，因為這個假設是從直流情況下直接推廣而來的。但是在交流情況下，從發(fā)射結注入基區(qū)的少子電荷 qb ，要延遲一段時間后才會在集電結產生集電極電流 ipc 。 計算表明，這段延遲時間可表為 , 式中 m 稱為超相移因子，或 剩余相因子，可表為： 4、延遲時間與超相移因子； 的精確式子對于均勻基區(qū)， = 0， m = 0.22 。 這樣，雖然少子在基區(qū)內持續(xù)的平均時間是b ，時間才對 ipc 有貢

4、獻，因此 ipc 的表達式應當改為:延遲時間 于是精確的 表達式應改寫為： 但是只有其中的： 定義：當 下降到 時的角頻率與頻率分別稱為輸運系數 的 截止角頻率 與 截止頻率 ，記為 與 。于是 又可表為：上式中：對于均勻基區(qū)： 當時，上式可表為：因子 使點P 還須再轉一個相角 后到達點P ，得到的 的軌跡，才是 的軌跡。 5、 的精確式子在復平面上的表示 精確式中的因子的軌跡仍是半圓 P，但另一個 6、發(fā)射結擴散電容 本小節(jié)從 CDe 的角度來推導 （近似式）。 由第 2 小節(jié)，假設 即 代入CDe ，得：WBx0QBQEQb = dQBQe = dQE流過電阻 re 的電流為： 當不考慮勢壘電容與寄生的 rs 與gl 時，PN 結的交流小信號等效電路是電阻 與電容 CDe 的并聯(lián)。則 ipe 可表為：流過電容CDe 的電流為：ieipeipcreCDeeb上式中， 再計入復合損失后得：這與不含超相移因子