雙極型電晶體電流增益溫度特性的研究

2021-01-04 電子發燒友

　　由兩個背靠背PN結構成的以獲得電壓、電流或信號增益的晶體三極體。起源於1948年發明的點接觸晶體三極體，50年代初發展成結型三極體即現在所稱的雙極型電晶體。雙極型電晶體有兩種基本結構：PNP型和NPN型。在這3層半導體中，中間一層稱基區，外側兩層分別稱發射區和集電區。當基區注入少量電流時，在發射區和集電區之間就會形成較大的電流，這就是電晶體的放大效應。

　　特點

　　輸入特性曲線：描述了在管壓降UCE一定的情況下，基極電流iB與發射結壓降uBE之間的關係稱為輸入伏安特性，可表示為： 矽管的開啟電壓約為0.7V，鍺管的開啟電壓約為0.3V。

　　輸出特性曲線：描述基極電流IB為一常量時，集電極電流iC與管壓降uCE之間的函數關係可表示為：

　　雙極型電晶體輸出特性可分為三個區

　　★截止區：發射結和集電結均為反向偏置。IE@0，IC@0，UCE@EC，管子失去放大能力。如果把三極體當作一個開關，這個狀態相當於斷開狀態。

　　★飽和區：發射結和集電結均為正向偏置。在飽和區IC不受IB的控制，管子失去放大作用，UCE@0，IC=EC/RC，把三極體當作一個開關，這時開關處於閉合狀態。

　　★放大區：發射結正偏，集電結反偏。

　　放大區的特點是：

　　◆IC受IB的控制，與UCE的大小几乎無關。因此三極體是一個受電流IB控制的電流源。

　　◆特性曲線平坦部分之間的間隔大小，反映基極電流IB對集電極電流IC控制能力的大小，間隔越大表示管子電流放大係數b越大。

　　◆伏安特性最低的那條線為IB=0，表示基極開路，IC很小，此時的IC就是穿透電流ICEO。

　　◆在放大區電流電壓關係為：UCE=EC-ICRC， IC=βIB

　　◆在放大區管子可等效為一個可變直流電阻。極間反向電流：是少數載流子漂移運動的結果。

　　。集電極－基極反向飽和電流ICBO ：是集電結的反向電流。

　　集電極－發射極反向飽和電流ICEO ：它是穿透電流。

　　ICEO與CBO的關係：

　　特徵頻率 ：由於電晶體中PN結結電容的存在，電晶體的交流電流放大係數會隨工作頻率的升高而下降，當 的數值下降到1時的信號頻率稱為特徵頻率 。

　　

　　雙極型電晶體極限參數

　　★最大集電極耗散功率 如圖所示。

　　★最大集電極電流 ：使b下降到正常值的1/2～2/3時的集電極電流稱之為集電極最大允許電流。

　　★極間反向擊穿電壓：電晶體的某一電極開路時，另外兩個電極間所允許加的最高反向電壓即為極間反向擊穿電壓，超過此值的管子會發生擊穿現象。溫度升高時，擊穿電壓要下降。

　　

　　

　　理論分析

　　

　　

　　

　　實驗與分析

　　實驗工作包括：

　　1.大數量，多品種地測量了矽高頻中小功率電晶體在不同溫度下IC·IB與VBB的關係曲線。

　　2.求出了ΔEg和你值。

　　3.測定了發射去的基區少數載流子遷移率的溫度關係。

　　4.研究了版圖，摻雜濃度hfe溫度特性的影響

　　

　　

　　實驗中採用了精度高、溫度分布均勻的恆溫裝置，在4 小時內溫度波動小於士0.5C。為儘量減小電晶體功耗造成的自升溫的影響，測試過程中保持VCB 為0伏。

　　有關實驗結果如下：

　　1.禁帶變窄量0Eg 對hpe溫度特性的影響，參見圖1和圖2。從中可以看出，OEg愈大（發射區摻雜愈重），hpz隨溫度變化愈快，其溫度係數B和低溫下降

　　

　　

　　

　　

　　以上實驗證明了基極電流非理想因子n對hpg 溫度特性確有明顯的影響。實驗還發現n值與發射區圖形有關。

　　這些實驗結果與前述理論分析一致，因此，以確信增加n 值對改善hpr 溫度特性行之有效。當然，n 值增加要適當，以保證hpe（Ic）的良好線性。

　　為了考查OEza 的物理意義，將圖2的測試數據按照LTF-OEg.關係重畫於圖5。可以看出，LTF 數據點的分布比圖2 （LTF-OEg）更有規律性，即LTF 隨OEg.的減小而迅速下降。這再次說明了在hpe（T）表達式中，用OEga 取代OEg是正確的，，它綜合反映了OEg和n值兩方面的影響。

　　圖6給出了分別按式（2）、（3）和（13）計算的hpz（T）/hpe（T）溫度特性曲線B、D、C，及它們與實測曲線A 的比較。

　　可以看出，計及非理想因子n 的式（13） 與實測值最相近。

　

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴

相關焦點

  • 雙極電晶體的靜態工作特性
    打開APP 雙極電晶體的靜態工作特性 電子設計 發表於 2018-09-04 08:50:00 雙極電晶體的靜態工作特性是指它在特定接法中的輸入特性
  • 功率場效應管與雙極型功率電晶體之間的特性比較
    打開APP 功率場效應管與雙極型功率電晶體之間的特性比較 旺材晶片 發表於 2021-01-07 16:56:47 功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路
  • 下一代低VCEsat雙極電晶體
    Scheffler NXP半導體本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/113804.htm　　摘要：近年來，中功率雙極電晶體在飽和電阻及功率選擇範圍方面的重大改進，極大地拓寬了此類器件的應用領域。恩智浦最新推出的SMD封裝型中功率電晶體BISS 4充分展示了雙極電晶體的技術優勢，它在為開關應用帶來大功率低損耗解決方案的同時，也創造了新的應用領域。
  • 「文獻講解」WSe2電晶體及其模擬電路的雙極傳輸特性
    [文獻名稱]The ambipolar transport behavior of WSe2 transistors and its analogue circuits NatureP型和N型半導體是組成CMOS的基本元件。
  • 雙極性結型電晶體(BJT)電流源研究
    本實驗的目的是研究雙極性結型電晶體(BJT)電流源或電流鏡。電流源的重要特性包括:在寬順從電壓範圍保持高輸出阻抗、能抑制外部變化(如電源或溫度)的影響。背景知識電流鏡是一種電路模塊,通過複製輸出端子的電流來產生完全一樣的流入/流出輸入端子電流。
  • 絕緣柵雙極型電晶體原理小科普
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201808/386882.htm絕緣柵雙極型電晶體原理知識其實並不難理解，這種雙極型電晶體在平時的應用過程中，可以將其理解為一個開關，平時的工作狀態也只有兩種，即開通、關斷。
  • 導體場效應電晶體基礎知識解析
    由多數載流子參與導電，也稱為單極型電晶體。它屬於電壓控制型半導體器件。特點具有輸入電阻高（100000000～1000000000Ω）、噪聲小、功耗低、動態範圍大、易於集成、沒有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優點，現已成為雙極型電晶體和功率電晶體的強大競爭者。作用場效應管可應用於放大。
  • 開關電源中電子輻照對功率雙極電晶體損耗分析
    功率雙極電晶體由於其低廉的成本，在開關電源中作為功率開關管得到了廣泛的應用。應用電子輻照技術可以減小少子壽命， 降低功率雙極電晶體的儲存時間、下降時間， 提高開關速度， 且一致性、重複性好， 成品率高， 這是高反壓功率開關電晶體傳統製造工藝無法比擬的。
  • H型雙極模式PWM控制的功率轉換電路設計
    H型雙極模式PWM控制能夠提高伺服系統的低速特性，是因為H型雙極模式PWM控制的電動機電樞迴路中始終流過一個交變的電流，這個電流可以使電動機發生高頻顫動，有利於減小靜摩擦，從而改善伺服系統的低速特性。但因其功率損耗大，H型雙極模式PWM控制只適用於中、小功率的伺服系統。因此，有必要設計一種能夠減小功率損耗的H型雙極模式PWM控制的功率轉換電路，使得H型雙極模式PWM控制應用在大功率伺服系統中。
  • 關於電晶體,你需要掌握的知識點
    電晶體（transistor）是一種固體半導體器件（包括二極體、三極體、場效應管、晶閘管等，有時特指雙極型器件），具有檢波、整流、放大、開關、穩壓、信號調製等多種功能。電晶體作為一種可變電流開關，能夠基於輸入電壓控制輸出電流。
  • 放大器電路輸出及電阻和增益比較摘要
    在本放大器教程部分，我們研究了基於單個雙極電晶體的放大器電路，如下所示，但我們可以使用幾種不同類型的電晶體放大器電路。典型單級放大器電路小信號放大器小信號放大器也稱為電壓放大器。電壓放大器有3個主要屬性，輸入電阻，輸出電阻和增益。小信號放大器的增益是放大器「放大」輸入信號的量。
  • 【名詞解釋】什麼是IGBT電晶體?
    IGBT電晶體，英文全稱是「Insulated Gate Bipolar Transistor」，中文名叫「絕緣柵雙極電晶體」。IGBT電晶體是半導體器件的一種，主要被用於電動汽車、鐵路機車及動車組的交流電電動機的輸出控制等領域。
  • 公共集電極放大器及分壓器公式增益案例配置方程
    理想情況下，我們希望R E 上的直流電壓降是等於電源電壓的一半，V CC 使電晶體的靜態輸出電壓位於特性曲線的中間位置，從而允許最大的未壓縮輸出信號。因此，R E 的選擇在很大程度上取決於I B 和電晶體電流增益β，β。 當基極 - 發射極pn結正向偏置時，基極電流流過結到發射極，促使電晶體動作，導致更大的集電極電流I C 流動。
  • 電磁爐常用的IGBT絕緣柵雙極型電晶體,你用過哪一款?
    IGBT，也就是絕緣柵雙極型電晶體，它是一種電壓控制器件，是電磁爐的核心器件，IGBT的好壞直接影響著電磁爐的好壞，它在電磁爐當中的作用是作為開關作用，不斷激發LC振蕩給食物加熱。它有三個電極，分別是集電極C、發射極E、柵極G，在控制極G加一定電壓，CE極就導通。
  • 雙極霍爾元件詳解
    雙極霍爾元件是指霍爾可以感應磁鐵的南極和北極，和全極霍爾的區別是全極只要感應到磁場靠近，不分南北極，都是輸出低電平，雙極在感應到南極和北極的時候分別隨機輸出低電平和高電平。雙極霍爾元件常見的一種形式叫雙極鎖存型霍爾元件，尤其常應用於各種電機中：比如當磁鐵南極靠近時開啟，磁場離開時霍爾會繼續保持開啟的狀態；當磁鐵N極靠近時才會關閉，磁場移除後繼續保持關閉狀態，直到下次磁場改變，這種保持上次狀態的特性即鎖存特性，這種類型的霍爾就是雙極鎖存型霍爾雙極性霍爾傳感器設計為靈敏開關。
  • 幾十億的電晶體——CPU是怎麼設計出來的
    布拉頓早在1929年就開始在貝爾實驗室工作，長期從事半導體的研究，積累了豐富的經驗。他們經過一系列的實驗和觀察，逐步認識到半導體中電流放大效應產生的原因。微弱電流少量的變化，會對另外的電流產生很大的影響，這就是「放大」作用。靠著這個發現，研究小組決定集中研究矽、鍺等半導體材料，探討用半導體材料製作放大器件的可能性。
  • 運放的輸入失調電壓電流怎麼計算
    如果將輸出端的失調電壓除以電路的噪聲增益，得到結果稱為輸入失調電壓或輸入參考失調電壓。這個特性在數據表中通常以 VOS給出。VOS被等效成一個與運放反相輸入端串聯的電壓源。必須對放大器的兩個輸入端施加差分電壓，以產生 0V 輸出。 溫度漂移（Drift） Vos隨著溫度的變化而改變，這種現象稱為漂移，漂移的大小隨時間而變化。