复旦-半导体器件-仇志军第二章双极型晶体管PN结解析.ppt

*/149 2.7.1 晶体管的开关作用 2.7 开关特性11 5. 晶体管开关过程中的少子分布 3. 储存过程 ts p 正偏 正偏 n+ n? D p 零偏 正偏 n+ n? C 抽取基区、集电区超量储存电荷 A . . 延迟时间 上升时间 B C D 储存时间 下降时间 . . ?A ?A ?A ?A */149 2.7.1 晶体管的开关作用 2.7 开关特性12 5. 晶体管开关过程中的少子分布 4. 下降过程 tf p 零偏 正偏 n+ n? C p 反偏 弱正偏 n+ n? B p 反偏 反偏 n+ n? A A . . 延迟时间 上升时间 B C D 储存时间 下降时间 . . ?A ?A ?A ?A */149 2.7.2 电荷控制理论和晶体管开关时间 2.7 开关特性13 1. 电荷控制理论 交流小信号 ?? 线性放大区 （线性微分方程 ? 线性元件等效） 开关晶体管 ?? { 截止区 ? 饱和区 } 大信号过程（Ebers-Moll方程 ? 高度非线性） 电荷控制理论 ?? 少子连续性方程 基区少子电荷 ?? 基区电子电荷 Qb ? */149 2.7.2 电荷控制理论和晶体管开关时间 2.7 开关特性14 1. 电荷控制理论 定义 注入基区的净电子电流 净流出的电子电流 注入基区的净空穴电流 （电中性条件） 势垒电容充放电 少子扩散 扩散电容充放电 Ipe Ib */149 2.7.2 电荷控制理论和晶体管开关时间 2.7 开关特性15 1. 电荷控制理论 Ivb +Ivbs Ic / ? Ic / ? 各电流含义 Ipe ：少子扩散电流 截止区，Ipe ? 0 放大、饱和区， Ivb + Ivbs ：基区复合电流 截止区，Ivb ? 0 放大区， */149 2.7.2 电荷控制理论和晶体管开关时间 2.7 开关特性16 1. 电荷控制理论 ：对 CTe 充电电流 ：对 CTc 充电电流 Ipcs ：集电区少子扩散电流 截止、放大区，Ipcs = 0 饱和区， Ipcs 饱和时 */149 2.7.2 电荷控制理论和晶体管开关时间 2.7 开关特性17 1. 电荷控制理论 对发射结发射区侧的扩散电容 CDe(e) 充电电流 对集电结集电区侧的扩散电容 CDc(c) 充电电流 截止、放大区， 饱和区， 电荷控制方程 */149 2.7.2 电荷控制理论和晶体管开关时间(自学) 2.7 开关特性18 1. 电荷控制理论--各工作区讨论 1). 截止区 Ic ? 0 Qb = Qpc = 0 2). 放大区（有源区） Vje = 0.7 V dVje ? 0 Qpc = 0 截止区电荷控制方程 */149 同理 2.7.2 电荷控制理论和晶体管开关时间(自学) 2.7 开关特性19 1. 电荷控制理论--各工作区讨论 放大区电荷控制方程 */149 2.7.2 电荷控制理论和晶体管开关时间(自学) 2.7 开关特性20 1. 电荷控制理论--各工作区讨论 3). 饱和区 Ic ? Ics dIc = 0 dVje = 0 饱和区电荷控制方程 在此忽略 以及在饱和区 几乎不随时间变化。 */149 2.7.2 电荷控制理论和晶体管开关时间(自学) 2.7 开关特性21 2. 开关时间 1). 延迟时间 td = t1 ? t0 p n+ n? td = td1 + td2 截止区 放大区 计算 td1（截止区）? 对 CTe, CTc 充电 ? ? 0.5 V = ? Vbb A . . 延迟时间 上升时间 B C D 储存时间 下降时间 . . ?A ?A ?A ?A */149 2.7.2 电荷控制理论和晶体管开关时间(自学) 2.7 开关特性22 2. 开关时间 1). 延迟时间 td = t1 ? t0 计算 td2（放大区） ? Ib1 初始条件 Ic(0) = 0 A . . 延迟时间 上升时间 B C D 储存时间 下降时间 . . p n+ n? ?A ?A ?A ?A */149 2.7.2 电荷控制理论和晶体管开关时间(自学) 2.7 开关特性23 2. 开关时间 1). 延迟时间 td = t1 ? t0 Ic(t) 从 0 ? 0.1Ics t 从 0 ? td2 线性近似 降低 td1 措施： 1o CTe CTc ? Aje Ajc ? 2o Vbb ? 3o Ib1 ? （但导致 s ? ） 降低 td2 措施： 1o CTc ? Ajc ? 2o fT ? Wb ? 3o