3.9 双极型晶体管的功率特性 1、 大注入效应 大电流（大注入） 2 、有效基区扩展效应 3、发射极电流集边效应 内容 大功率

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1 3.9 双极型晶体管的功率特性 1、 大注入效应 大电流（大注入） 2 、有效基区扩展效应 3、发射极电流集边效应 内容 大功率
4、 晶体管最大耗散功率PCM 高电压（击穿） 5、二次击穿和安全工作区

2 1、 大注入效应 1）任意注入下基区内建电场 （1）大小注入的概念 nb(x) pb(x) nb(x) pb(x) 小注入 大注入

3 （2）大注入自建电场的产生 ①原因： 多子的浓度梯度 ②大小： 理论依据 多子电流为零 ③作用： 加速少子通过基区 pb(x) nb(x)
小注入 大注入 ③作用： 加速少子通过基区

4 2）任意注入下的电流－电压关系 爱因斯坦关系 电流方向与x正向相反 等式两边在0～WB范围内进行积分 乘以发射结面积

5 3）任意注入下的基区度越时间与输运系数 发射结正偏，且VBE＞＞kT/q,集电结反偏

6 均匀基区小注入 缓变基区小注入 大注入

7 均匀基区 晶体管 的 变化范围 缓变基区 晶体管 结论： 在大注入时，基区扩散系数趋于一致，形式上与均匀基区晶体管小注入的情况相同，只是扩散系数增大一倍。 原因： 在大注入时，高浓度的非平衡载流子减弱了基区平衡多子的浓度的作用，自建电场仅由大注入形成，由于大注入自建电场的作用，所以扩散系数增大一倍。

8 4）任意注入下的结定律（注入强度对载流子分布的影响)
结定律： 中性区与势垒区边界上的少子浓度与结电压之间的关系 小注入： 大注入： 特点： n(0)与VBE的关系指数因子降为qVBE/2kT,而且n(0)与NB无关。

9 5）任意注入下的发射结注入效率 分子分母同乘以AEq 大注入 大注入时，γ随Ic的增加而下降

10 6）电流放大系数随工作点的变化 大注入

11 2、 基区扩展效应 1）少子电荷对集电结电场分布的影响 注入水平增加 集电结空间电荷区载流子浓度 增加 (p侧） (n-侧）
集电结空间电荷区载流子浓度 增加 P N+ N- E B C WC P N+ N- E B C WC P N+ N- E B C WC P N+ N- E B C WC P N+ N- E B C WC (p侧） ① (n-侧） ⑦ ② ③ ④ ⑥ ⑤ 集电结空间电荷区电场分布发生变化

12 当JC增加到E(0)=0时，JC继续增加，基区开始扩展。
2）强电场下的基区纵向扩展 N+ N- E B C WC P 当JC增加到E(0)=0时，JC继续增加，基区开始扩展。 ⑧ ⑦ E(0)=0时对应的注入电流密度为临界电流密度用JCH表示 (n-侧）

13 对上式在0～WC内积分 当JC＞＞JCH n－侧的空间电荷区宽度变为 WC-△WB，即基区宽度增加△WB

14 5）基区纵向扩展对晶体管特性的影响 nE 均匀基区晶体管 nb(x) 强电场下，当JC＞JCH时的载流子分布 Wb △Wb

15 缓变基区晶体管 有效基区扩展 结论： 综上所述，当 时， 和 随IC增加而下降，因此 是防止出现基区纵向扩展效应的最大电流密度，它也是一般平面晶体管的最大电流的限制。

16 3、发射极电流集边效应 1）发射极电流集边效应 在大电流状态下，较大的基极电流流过基极电阻，将在基区产生较大的横向压降V。 B E 发射极电流集边效应: 当晶体管的工作电流很大时，基极电流将在基极电阻上产生较大的横向压降，这使得发射极电流在发射结上的分布是不均匀的，离基极接触处越近，发射极电流密度越大，离基极接触处越远，电流密度越小，这种现象成为发射极电流集边效应.

17 2)有效发射极条宽 “－”表示发射极电流 与坐标的取向相反 对 式微分 两边同乘以 并从0到y积分 发射极 基极 E l y y+dy B
对 式微分 发射极 基极 E l y y+dy B C 两边同乘以 并从0到y积分

18 该式说明，由于电流集边效应，可以把发射结条宽等效为y0。即近似地认为发射结上只在0~y0的范围内才有电流存在，其电流密度是均匀的，等于JE(0)。y0被称为发射结有效宽度。

19 分析影响发射结有效宽度的因素 R□B1和IB越大，y0越小 3)发射极单位长度的电流容量 (1)定义： 单位发射极长度内不发生大注入效应和有效 基区扩展效应的最大电流，记为i0 JCR为不发生大注入效应和有效基区扩展效应的最大电流密度。

20 (2)确定i0 依据：不发生大注入效应和有效基区扩展效应 ①防止大注入效应 不发生大注入的标准 开关晶体管 一般晶体管 i0 线性放大晶体管

21 ②防止基区扩展效应 发射极单位长度的电流容量由不发生基区扩展效应的最大电流密度和有效发射极条宽来确定。