第4章 晶体管频率特性与开关特性

晶体管手册第一章：引言1.1 概述晶体管是一种非常重要的电子器件，被广泛应用于各种电子设备中。

本手册旨在介绍晶体管的基本原理、结构、特性以及常见的应用领域。

1.2 历史回顾晶体管的发展与研究可以追溯到20世纪40年代，由于其在电子行业的革命性作用，晶体管取代了真空管，成为当时电子技术领域的一个重要突破。

第二章：晶体管的基本原理2.1 PN结晶体管的基本原理是基于PN结的特性。

本节将介绍PN结的构成、特性以及在晶体管中的作用。

2.2 工作原理晶体管的工作原理是通过控制电场来控制电流。

本节将详细介绍晶体管的三个重要区域：发射区、基区和集电区的工作原理。

第三章：晶体管的结构和类型3.1 结构晶体管的结构通常包括基底、集电极、基极和发射极等组成部分。

本节将详细介绍每个部分的结构及其作用。

3.2 类型根据结构和应用的不同，晶体管可以分为多种类型，例如NPN型和PNP型。

本节将对不同类型的晶体管进行详细描述和比较。

第四章：晶体管的特性4.1 放大特性晶体管具有放大作用，可以将微弱的输入信号放大到较大的输出信号。

本节将介绍晶体管的放大特性及其测量方法。

4.2 饱和特性晶体管的饱和特性是指当输入信号过大时，晶体管的输出信号达到最大幅度。

本节将对晶体管的饱和特性进行详细介绍。

4.3 频率特性晶体管的频率特性是指输入信号在不同频率下，晶体管的放大能力。

本节将介绍晶体管的频率特性及其对电子设备的影响。

第五章：晶体管的应用5.1 放大器晶体管的最主要应用之一是作为放大器，可以放大音频和射频信号。

本节将介绍放大器的工作原理以及常见的放大器电路。

5.2 开关晶体管也可以用作开关，可用于数字电路、计算机和通信系统中。

本节将详细介绍晶体管作为开关的工作原理和应用场景。

5.3 震荡器晶体管还可用于制造震荡器，产生高频振荡信号。

本节将介绍晶体管在震荡器中的应用以及常见的震荡电路。

第六章：晶体管的未来发展6.1 小型化随着电子设备的小型化趋势，未来的晶体管将更加微小化，以适应更小尺寸的电子设备。

晶体管伏安特性与开关特性图文说明1. 晶体管伏安特性曲线⑴输入特性曲线输入特性曲线是指当集电极与发射极之间电压U CE 为常数时， 输入回路中加在晶体管基极与发射极之间的发射结电压u BE 和基极电流i B 之间的关系曲线，如图2.7所示。

用函数关系式表示为:常数==CE BE B u u f i |)(⑵输出特性曲线输出特性曲线是在基极电流i B 一定的情况下，晶体管的集电极输出回路中，集电极与发射极之间的管压降u CE 和集电极电流i C 之间的关系曲线，如图2.8所示。

用函数式表示为常数==B CE C i u f i |)(图2.7 晶体管的输入特性曲线 图2.7输出特性曲线①截止区习惯上把i B ≤0的区域称为截止区，即i B ＝0的输出特性曲线和横坐标轴之间的区域。

若要使i B ≤0，晶体管的发射结就必须在死区以内或反偏，为了使晶体管能够可靠截止，通常给晶体管的发射结加反偏电压。

②放大区在这个区域内，发射结正偏，集电结反偏i C 与i B 之间满足电流分配关系i C ＝βi B ＋I CEO ， 输出特性曲线近似为水平线。

③饱和区如果发射结正偏时，出现管压降u CE ＜0.7V (对于硅管来说)，也就是u CB ＜0 的情况，称晶体管进入饱和区。

所以饱和区的发射结和集电结均处于正偏状态。

饱和区中的i B 对i C 的影响较小，放大区的β也不再适用于饱和区。

2.晶体管的开关特性从上述可知，当U C >U B >U E 时，三极管集的电极电流与基极电流成C B I I β=关系，而且调整RX1电阻（集电极电阻），使U CE 从0-5V 变化，此时的I C 值已最大。

即：当U C >U B >U E 时，集电极电流I C 最大值。

所谓晶体管的开关特性是指，当U C >U B >U E 时，集电极到发射极相当于有大电流流过，U CE =0V ，电源电压全部作用于集电极电阻上；当U C >U B =U E 时（或U C >U E >U B ）时，集电极无电流流过，即I C =0A ，相当于晶体管的集电极与发射极断开，U CE 等于电源电压。

晶体管开关特性、限幅器与钳位器实验二晶体管开关特性、限幅器与钳位器1. 实验目的（1）观察晶体二极管、三极管的开关特性，了解外电路参数变化对晶体管开关特性的影响（2）掌握限幅器和钳位器的基本工作原理。

2. 实验原理（1）晶体二极管的开关特性由于晶体二极管具有单向导电性，故英开关特性表现在正向导通与反向截止两种不同状态的转换过程。

如图2—1电路，输入端施加一方波激励信号％,由于二极管结电容的存在，因而有充电、放电和存贮电荷的建立与消散的过程。

因此当加在二极管上的电压突然由正向偏B（+K）变为反向偏置（-?时，二极管并不立即截止，而是出现一个较大的反向电流-冬，并维持R一段时间：（称为存贮时间）后，电流才开始减小，再经徐（称为下降时间）后，反向电流才等于静态特性上的反向电流厶，将tr=ts+tf叫做反向恢复时间，纭与二极管的结构有关，PN结面积小，结电容小，存贮电荷就少，匚就短，同时也与正向导通电流和反向电流有关。

当管子选泄后，减小正向导通电流和增大反向驱动电流，可加速电路的转换过程。

（2）晶体三极管的开关特性晶体三极管的开关特性是指它从截止到饱和导通，或从饱和导通到截止的转换过程，而且这种转换都需要一泄的时间才能完成。

如图2-2电路的输入端，施加一个足够幅度（在-％和+%之间变化）的矩形脉冲电压%激励信号，就能使晶体管从截止状态进入饱和导通，再从饱和进入截止。

可见晶体管T的集电极电流几和输出电压K 的波形已不是一个理想的矩形波，其起始部分和平顶部分都延迟了一段时间，苴上升沿和下降沿都变得缓慢了，如图2—2波形所示，从上开始跃升到丄上升到0.1A，所需时间定义为延迟时间乱，而丄从0.1矗增长到0.9矗的时间为上升时间“从K开始跃降到i.下降到0.9厶s 的时间为存贮时间ts,而几从0.9lcs下降到0.1忑的时间为下降时间如通常称1^=1Atr为三极管开关的“接通时间”，toff=ts+tf称为“断开时间”,形成上述开关特性的主要原因乃是晶体管结电容之故。

半导体器件物理施敏答案【篇一：施敏院士北京交通大学讲学】t>——《半导体器件物理》施敏 s.m.sze,男，美国籍，1936年出生。

台湾交通大学电子工程学系毫微米元件实验室教授，美国工程院院士，台湾中研院院士，中国工程院外籍院士，三次获诺贝尔奖提名。

学历：美国史坦福大学电机系博士（1963），美国华盛顿大学电机系硕士（1960），台湾大学电机系学士（1957）。

经历：美国贝尔实验室研究（1963-1989），交通大学电子工程系教授（1990-），交通大学电子与资讯研究中心主任（1990-1996），国科会国家毫微米元件实验室主任（1998-），中山学术奖（1969），ieee j.j.ebers奖（1993），美国国家工程院院士（1995）, 中国工程院外籍院士 (1998)。

现崩溃电压与能隙的关系，建立了微电子元件最高电场的指标等。

施敏院士在微电子科学技术方面的著作举世闻名，对半导体元件的发展和人才培养方面作出了重要贡献。

他的三本专著已在我国翻译出版，其中《physics of semiconductor devices》已翻译成六国文字，发行量逾百万册；他的著作广泛用作教科书与参考书。

由于他在微电子器件及在人才培养方面的杰出成就,1991年他得到了ieee 电子器件的最高荣誉奖（ebers奖），称他在电子元件领域做出了基础性及前瞻性贡献。

施敏院士多次来国内讲学，参加我国微电子器件研讨会；他对台湾微电子产业的发展，曾提出过有份量的建议。

主要论著：1. physics of semiconductor devices, 812 pages, wiley interscience, new york, 1969.2. physics of semiconductor devices, 2nd ed., 868 pages, wiley interscience, new york,1981.3. semiconductor devices: physics and technology, 523 pages, wiley, new york, 1985.4. semiconductor devices: physics and technology, 2nd ed., 564 pages, wiley, new york,2002.5. fundamentals of semiconductor fabrication, with g. may,305 pages, wiley, new york,20036. semiconductor devices: pioneering papers, 1003 pages, world scientific, singapore,1991.7. semiconductor sensors, 550 pages, wiley interscience, new york, 1994.8. ulsi technology, with c.y. chang,726 pages, mcgraw hill, new york, 1996.9. modern semiconductor device physics, 555 pages, wiley interscience, new york, 1998. 10. ulsi devices, with c.y. chang, 729 pages, wiley interscience, new york, 2000.课程内容及参考书：施敏教授此次来北京交通大学讲学的主要内容为《physics ofsemiconductor device》中的一、四、六章内容，具体内容如下：chapter 1: physics and properties of semiconductors1.1 introduction 1.2 crystal structure1.3 energy bands and energy gap1.4 carrier concentration at thermal equilibrium 1.5 carrier-transport phenomena1.6 phonon, optical, and thermal properties 1.7 heterojunctions and nanostructures 1.8 basic equations and exampleschapter 4: metal-insulator-semiconductor capacitors4.1 introduction4.2 ideal mis capacitor 4.3 silicon mos capacitorchapter 6: mosfets6.1 introduction6.2 basic device characteristics6.3 nonuniform doping and buried-channel device 6.4 device scaling and short-channel effects 6.5 mosfet structures 6.6 circuit applications6.7 nonvolatile memory devices 6.8 single-electron transistor iedm，iscc, symp. vlsi tech.等学术会议和期刊上的关于器件方面的最新文章教材：? s.m.sze, kwok k.ng《physics of semiconductordevice》,third edition参考书：? 半导体器件物理(第3版)(国外名校最新教材精选)(physics of semiconductordevices) 作者:(美国)(s.m.sze)施敏 (美国)(kwok k.ng)伍国珏译者:耿莉张瑞智施敏老师半导体器件物理课程时间安排半导体器件物理课程为期三周，每周六学时，上课时间和安排见课程表：北京交通大学联系人：李修函手机：138******** 邮件：lixiuhan@案2013~2014学年第一学期院系名称：电子信息工程学院课程名称：微电子器件基础教学时数： 48授课班级： 111092a,111092b主讲教师：徐荣辉三江学院教案编写规范教案是教师在钻研教材、了解学生、设计教学法等前期工作的基础上，经过周密策划而编制的关于课程教学活动的具体实施方案。

模电知识点总结一、基本概念1. 电路元件：模拟电子技术的基本元件包括电阻、电容、电感、二极管、晶体管等。

其中，电阻用于限制电流，电容用于储存电荷，电感用于储存能量，二极管用于整流、开关等，晶体管用于放大、开关等。

2. 信号：在模拟电子技术中，信号是指随时间或空间变化的电压或电流。

常见的信号形式有直流信号、交流信号、脉冲信号等。

3. 放大器：放大器是模拟电子技术中的重要元件，用于放大输入信号的幅度。

常见的放大器有运放放大器、晶体管放大器等。

4. 滤波器：滤波器是用于选择特定频率范围内的信号，常用于滤除噪声、提取特定频率成分等。

5. 调制解调：调制是将基带信号调制到载波上，解调是将载波信号解调还原为基带信号。

调制解调技术是模拟电子技术中的重要应用之一。

二、基本电路1. 电阻电路：电阻是最基本的电路元件之一，常用于限制电流、调节电压和波形、分压等。

常见的电阻电路包括电压分压电路、电流分压电路、电阻网络等。

2. 电容电路：电容是能存储电荷的元件，常用于滤波、积分、微分等。

常见的电容电路包括RC电路、LC电路、多级滤波器等。

3. 电感电路：电感是储存能量的元件，常用于振荡器、磁耦合放大器等。

常见的电感电路包括RLC电路、振荡电路、滤波器等。

4. 滤波器电路：滤波器是用于选择特定频率范围内的信号的电路，常用于滤除杂散信号、提取特定频率成分等。

常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、陷波滤波器等。

5. 放大器电路：放大器是用于放大电压、电流信号的电路，常用于信号调理、传感器信号放大、运算放大器电路等。

常见的放大器电路包括运算放大器电路、放大器电路、多级放大器电路等。

6. 混频器电路：混频器是用于将两路信号进行混频得到中频信号的电路，常用于调频收音机、超外差接收机等。

常见的混频器电路包括倍频器电路、调频接收机电路、超外差接收机电路等。

7. 调制解调电路：调制解调电路是用于调制解调信号的电路，常用于调制解调的通信系统、调幅收音机、调频收音机等。

晶体管特征频率的测量一、 目的1、通过实验进一步了解特征频率f T 的物理意义并掌握其测量方法。

2、通过实验了解f T 随偏流、偏压的变化情况。

二、 原理晶体管有高频管和低频管之分，一般来说低频管只能用在3MC 以下的频率范围；而高频管则可以用到几十或者几百MC 的高频范围，有时称超过75MC 的管子为超高频晶体管。

如果使用频率超过了晶体管的频率范围，则晶体管的放大特性就显著地变坏，甚至无法使用。

晶体管放大特性的变坏，是由于讯号频率超过某一值以后，晶体管的电流放大系数开始下降而造成的。

晶体管的共射极电流放大系数β与信号频率f 间的关系为：βββf f j +=10（10-1）式中β0为低频是的电流放大系数，f β为共射极的截止频率（也就是共射极电流放大系数β下降到21β0或0.707β0的频率）。

图10-1画出了晶体管发射极电流放大系数β随频率的变化曲线。

由图可见，在频率比较低时，β基本不随频率变化，它的数值被定义为β0。

当频率比较高时，β值随频率f 升高而下降。

如果讯号频率超过发射极截止频率f β，晶体管的共射极β电流放大系数β就比低频时的β0小的多。

但是，f β并不是晶体管所能使用的最高频率，因为f β下的β值（即0.707β0）仍比1大的多，所以晶体管此时还是有电流放大作用的。

晶体管的实际使用频率可以比f β高。

由10-1式可见，当频率远大于f β(比如f>2f β就可以认为f>>f β)，时有f •β=f •β0=常数 (10-2)因为f T 是β等于1的f 值，因此上式中的常数就是f T 。

所以β•f=f T (10-3)比较确切地反映了晶体管的频率特性。

当频率低于f T 时，电流放大系数β>1，晶体管有电流放大作用；当f<f T ，β<1，没有电流放大作用，所以特征频率f T 是晶体管可以起电流放大作用的最高频率的限度，是共射极电路设计的一个重要依据。

《电力电子技术》机械工业出版社命题人马宏松第一章功率二极管和晶闸管知识点：●功率二极管的符号，特性，参数●晶闸管的符号、特性、参数、工作原理●双向晶闸管的符号、特性、参数、工作原理●可关断晶闸管的符号、特性、参数、工作原理一、填空题1、自从_1956__ __ 年美国研制出第一只晶闸管。

2、晶闸管具有体积小、重量轻、损耗小、控制特性好等特点。

3、晶闸管的三个极分别为阳极、阴极、门极。

4、晶闸管导通的条件：在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，同时在它的阴极和门极间也加正向电压，两者缺一不可。

5、晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用。

6、晶闸管的关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。

7、双向晶闸管的四种触发方式：I+ 触发方式 I-触发方式Ⅲ+触发方式Ⅲ-触发方式。

8、GTO的开通时间由延迟时间和上升时间组成。

9、GTO的关断时间由存储时间、下降时间、和尾部时间。

10、功率二极管的导通条件：加正向电压导通，加反向电压截止。

11、对同一晶闸管，维持电流I H 与擎住电流I L在数值大小上有I L___>_____I H。

12、晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM__<______U BO13、普通晶闸管内部有两个PN结,，外部有三个电极，分别是阳极A极阴极K 极和门极G极。

14、晶闸管在其阳极与阴极之间加上正向电压的同时，门极上加上触发电压，晶闸管就导通。

15、、晶闸管的工作状态有正向阻断状态，正向导通状态和反向阻断状态。

16、某半导体器件的型号为KP50—7的，其中KP表示该器件的名称为普通晶闸管，50表示额定电流50A，7表示额定电压700V。

17、只有当阳极电流小于维持电流电流时，晶闸管才会由导通转为截止。

18、当增大晶闸管可控整流的控制角α，负载上得到的直流电压平均值会减小。

二、判断题1、第一只晶闸管是1960年诞生的。

（错）2、1957年至1980年称为现代电力电子技术阶段。