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基于晶体管的雪崩雪崩击穿击穿电压的电压和雪崩

更新时间:2023-11-30 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

晶体管的晶体管的晶体管的晶体管的雪崩雪崩雪崩雪崩击穿击穿击穿击穿电流电流电流电流、、维持电流维持电流维持电流维持电流和雪崩晶体管和雪崩晶体管和雪崩晶体管和雪崩晶体管-xian.(电子交大,成都市)双极型晶体管(BJT)在没有输入电压时,通过的电压很小(称为穿透电压),为截至状态;而在电流下降到某一定值时,即发生输出电压忽然减小的现象,这就是击穿;发生击穿时的电流称为击穿电流(BV,)。击穿现象常常对晶体管特点起着破坏性的作用,是限制晶体管最高工作电流的一个决定性诱因雪崩击穿,是须要尽量避开的。并且击穿现象在一定条件下也大有用武之地,即弄成所谓雪崩晶体管等半导体元件。晶体管的击穿基本上就是其反偏集电结的击穿,只是晶体管因为有一定的放大作用,可以促使击穿的发生,因而晶体管的击穿电流总要高于单个pn结的击穿电流。pn结的击穿机理主要有两种:量子隧洞击穿和热自旋雪崩击穿。对于Si-pn结,在击穿电流低于6伏时,基本上都是雪崩击穿的机理。对于常规使用的晶体管而言,其击穿通常都决定于集电结的雪崩倍增效应。)BJT的击穿电流的击穿电流的击穿电流的击穿电流:两种基本组态的击穿电流比较:在输入端开路(open)情况下,共栅极组态的击穿电流BVCBo,总是小于共发射极组态击穿电流BVCEo,这是由于穿透电压CBo要比得多的缘故(见图1):不过,由于小电压时的放大系数很小,所以ICEo并不是大得惊人。urO物理好资源网(原物理ok网)

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共发射极组态的各类击穿电流:在这些组态中,由于栅极-发射极之间偏置状态的不同(是否漏电、开路或则是否外接内阻或则外加展宽),击穿电流也将有所不同,如图所示:BVCEo为相线开路时、C-E之间的击穿电流;BVCES为相线对地漏电时、C-E之间的击穿电流;BVCER为相线接有内阻R时、C-E之间的击穿电流;BVCEX为相线接有反向展宽时;BVCEZ为相线接有正向展宽时、C-E之间的击穿电流。由于不怜悯况下的反向电压大小关系为(共栅极组态中,发射极开路时的反向电压ICBo最小):T两种组态的击穿电流比较击穿电流所以,相应的击穿电流的大小关系为(共栅极组态中,发射极开路时的击穿电流BVCBo最大):可见:晶体管在各类击穿情况下,通常都具有负阻特点,这是因为晶体管在高电流时、集电结发生串扰雪崩倍增效应(雪崩击穿),致使穿透电压ICEo减小和电压放大系数α也急剧减小的结果:减小到接近1时,则基极电压很快减小——C-E导通,压降减少,于是出现晶体管在雪崩击穿时通常都存在两个状态雪崩击穿,即高电流、小电压状态和低电流、大电压状态,但是这两个状态的转换与电流有关,故能开关应用;借助这些特点来工作的晶体管称为雪崩晶体管雪崩晶体管雪崩晶体管雪崩晶体管。urO物理好资源网(原物理ok网)

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对于B-E之间外接有栅极内阻R的情况,由于该栅极内阻对发射极的正偏作用,就促使电压减小,α也减小;当α1时,则基极电压很快降低——击穿,所以有:此即表明,B-E之间外接有内阻时,击穿电流(BVCER)增长,即容易形成负阻现象。)BJT的维持电流的维持电流的维持电流的维持电流:晶体管在击穿以后,就维持在低电流、大电压状态,这时的电流就称为维持电流()。对于共发射极组态BJT,由图2(b)击穿特点可见,对应于集电极-发射极之间的不同偏置状态,就有不同的维持电流LV:其中的LVCEO、LVCER、LVCES、LVCEX分别是集电极开路、基极接有内阻、基极漏电、基极反偏时的维持电流。可见,晶体管具有最低维持电流的大电压状态是出现在栅极开路的条件下。)雪崩晶体管雪崩晶体管雪崩晶体管雪崩晶体管:当通过BJT的电压很小时,由于α很小,则虽然这时集电结存在一定的自旋倍增效应,也无法达到αM=1,于是晶体管依然处于不导通的截至状态;当减小电流、使得集电结倍增效应提高(M减小)时,则电压减小、α也相应地减小,就有可能达到αM=1,即雪崩击穿urO物理好资源网(原物理ok网)

雪崩晶体管就是在低电流时、通过的电压很小(~ICBo),高电流时、电流忽然减小(雪崩击穿)的一种双极型晶体管(BJT),是一种电流控制的开关晶体管。为了更好地控制晶体管的开关工作,雪崩晶体管通常都在栅极北外接一个内阻降低电流、使得α减小到接近1时,则晶体管击穿,就步入大电压导通状态(αM=1),这时的电流可以给出为:式中的常数n值越小越好,它决定于高阻集电区的材料种类和导电机型:对Si-npn对Si-pnp管为2;对Ge-npn管为3,对Ge-pnp管为6。可见,Si雪崩晶体管采用pnp构型式较好。【注】雪崩晶体管不同于雪崩晶闸管(即雪崩光电晶闸管,APD),也不同于雪崩倍增渡越时间晶闸管(),尽管它们的工作都是借助了自旋的雪崩倍增效应。APD是借助反偏pn结(使其处于自旋倍增状态)来放大输入光讯号的一种光电晶闸管,可用于测量微弱的光讯号(在光纤通讯中广泛地用作为光接收元件)。属于微波半导体元件,是同时借助自旋的雪崩倍增效应和渡越时间效应来工作的三极管,它还能输出较大功率的微波讯号,是一种重要的毫米波讯号源元件。urO物理好资源网(原物理ok网)

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