§3-4晶體管的電流電壓方程

本節(jié)以緩變基區(qū)NPN管為例，推導出在發(fā)射結和集電結上均外加任意電壓時晶體管的電流電壓方程。電流的參考方向和電壓的參考極性如下圖所示。EBCIEIBICVCEVBEVBCNN+P+++---

推導電流電壓方程時，利用擴散方程的解具有線性迭加性的特點：方程在“邊界條件1”

時的解n1(x)與在“邊界條件2”

時的解n2(x)的和[n1(x)+n2(x)]，等于以“邊界條件1與邊界條件2的和”為邊界條件時的解n(x)?！?-4晶體管的電流電壓方程3.4.1電流電壓方程3.4.2輸出特性曲線3.4.3幾種反向電流的小結：3.4.4基區(qū)寬變效應——厄爾利效應1、集電結短路(VBC=0)時的電流3.4.1電流電壓方程

上式中，IES

代表發(fā)射結反偏，集電結零偏時的發(fā)射極電流，相當于單獨的發(fā)射結構成的PN結二極管的反向飽和電流。

于是可得三個電極的電流為：2、發(fā)射結短路(VBE

=0)時的電流

把發(fā)射區(qū)當作“集電區(qū)”，把集電區(qū)當作“發(fā)射區(qū)”，就得到一個倒向晶體管，發(fā)射結短路就是倒向管的“集電結短路”，故可得：

上式中，ICS

代表集電結反偏，發(fā)射結零偏時的集電極電流，相當于單獨的集電結構成的PN結二極管的反向飽和電流。αR代表倒向共基極直流短路電流放大系數，通常比α小得多。3、電流電壓方程

由于三個電流之間滿足IE=IC+IB

，三個電流中只有兩個是獨立的。如果選取IE與IC

，所得為共基極電流電壓方程，也稱為“埃伯斯－莫爾方程”：

將上述兩種偏置條件下得到的電流相加，即可得到發(fā)射結和集電結上均外加任意電壓時晶體管的電流電壓方程。

如果選取

IB

與IC

，所得為共發(fā)射極電流電壓方程：

正向管與倒向管之間存在一個互易關系：1、共基極輸出特性

以輸入端的IE

作參變量，輸出端的IC

與VBC之間的關系。

由共基極電流電壓方程：EBCIEICVBCNN+P+-B消去VBE

，得：3.4.2輸出特性曲線當VBC=0時，在放大區(qū)，VBC<0，且當時，ICBO代表發(fā)射極開路(IE

=0)、集電結反偏(VBC

<0)時的集電極電流，稱為共基極反向截止電流。

上式中，

共基極輸出特性曲線：輸出特性曲線形成得物理機制：集電極電流的大小取決于載流子基區(qū)傳輸的速度和集電結的收集速度中較慢的一個。當集電結電壓較小時，收集速度相對較慢，因此，電流隨集電極電壓得增加而略有增加，之后電壓繼續(xù)增加，載流子在集電結空間電荷區(qū)得漂移速度達到飽和，集電極電流就由擴散因素決定，與電壓無關。

2、共發(fā)射極輸出特性以輸入端的IB

為參變量，輸出端的IC與VCE之間的關系。

由共發(fā)射極電流電壓方程：ECBPNIBICNEVCE上式中：或：消去VBE

，得：

當VBC=0，或VBE=VCE時，

在放大區(qū)，VBC

<0，或VBE<VCE，

ICEO

代表基極開路(IB

=0)、集電結反偏(VBC<0)時從發(fā)射極穿透到集電極的電流，稱為共發(fā)射極反向截止電流，或共發(fā)射極穿透電流。

共發(fā)射極輸出特性曲線：

圖中，虛線表示VBC=0，或VCE

=VBE

，即放