温度变化对BJT参数

BJT的电流放大系数及其温度稳定性Xie Meng-xian. (电子科大，成都市)众所周知，BJT的输出电流都具有正的温度系数。

因此晶体管的温度稳定性往往是电路应用中值得注意的一个问题。

因为输出电流主要是由两部分组成的：一是少数载流子通过基区扩散到集电区而形成的电流（放大的输出电流正比于电流放大系数），二是集电结的反向饱和电流。

所以，BJT 输出电流的正温度系数既关系到集电结反向饱和电流的温度特性，也关系到电流放大系数的温度特性。

实际上，BJT的集电结反向饱电流和电流放大系数都是随着温度的升高而不断增大的。

所以导致BJT的输出电流显著增大。

温度升高时，集电结反向饱电流的增大较容易理解，因为该电流主要是少数载流子的扩散电流，与温度有指数函数关系。

但是，为什么电流放大系数也会不断地增大呢？——这与BJT的结构和工艺有关。

（1）BJT的电流放大系数：BJT的共基极电流放大系数α，是少数载流子从基区扩散到集电区的电流（不包括集电结的反向饱和电流）与发射极输入电流之比值。

因为共基极电流放大系数α主要由发射结的注射效率γ和基区输运系数β*来决定：因此，晶体管电流放大系数与温度的关系也就主要决定于注射效率γ和输运系数β*这两者的温度关系。

提高电流放大系数的措施主要有三个：①减薄基区宽度。

这样就可以减小基区复合、增大基区输运系数。

基区很薄，这是晶体管结构的一个基本特点（以保证发射结和集电结是相互关联着的）。

对于常规的BJT，为了获得很薄的基区宽度，在工艺上往往需要采用所谓浅结扩散技术（基区很浅，发射区更浅，这样才能保证p-n结面平坦，以便获得很薄的基区）。

②增大发射区掺杂浓度。

因为发射结注射效率与发射区-基区的掺杂浓度比有关，而基的掺杂浓度往往不能任意降低，则只有尽量提高发射区的掺杂浓度。

这样就可以使得从发射区注入到基区的少数载流子电流大大超过反向注入的电流，从而能够提高发射结注射效率。

发射结掺杂浓度不对称是一般BJT所必须具备的一个重要条件，否则难以获得高的电流放大系数。

BJT参数及常见问题简介缩短上升时间的办法是：①减小结面积AE和AC，以减小CT e和CTc；②减小基区宽度，能尽快建立起所需少子浓度梯度；③增大基极注入电流，使势垒电容充电过程加快，但也要兼顾深饱和问题。

上升过程中基区电子浓度梯度的增加减少贮存时间，可以采取以下方法：①在保证晶体管进入饱和区的前提下，基极驱动电流IB不要过大，避免晶体管进入深饱和的程度太深；②增大基极抽取电流IB，使超量存贮电荷快速抽走；③缩短集电区少子空穴寿命。

集电区空穴寿命越短，集电区贮存的空穴电荷也就越少。

而实现这一措施的办法是向晶体管中掺金。

晶体管饱和态时的电荷分布示意图缩短下降时间的办法有：①减小CTe、CTc及寿命τ，减小下降过程需要由IB′抽走的电荷量；②增大IB′，缩短抽取速度。

在考虑改变IB′时，一定要兼顾其他方面。

《基极反向驱动和抗饱和作用》晶体管内部考虑提高晶体管开关速度①掺金。

尤其是对NPN管掺金更为有利。

它既不影响电流增益又可有效的减小集电区少子—空穴的寿命，进而减少饱和时超量贮存电荷Qc′，同时加速Qc′的复合。

②采用外延结构。

在保证集电结耐压的前提下，尽量减薄外延层厚度，降低外延层电阻率。

这样既可以减小集电区少子寿命，限制Qc′，又可降低饱和压降UCES。

③减小结面积。

这可有效的缩短td、tr和tf。

但结面积的最小尺寸受集电极最大电流ICM及工艺水平的限制。

④尽量减小基区宽度，进而减小Qb，可使tr和tf大大降低。

出现负阻现象的主要原因在于集电极电流较小时，α0随IC增大而变大的结果。

对电流放大系数随IC变化不大的晶体管，如硼基区晶体管，其负阻现象比较小。

BUCEX是基极接有反向偏压时的C—E间的击穿电压。

由于该偏压使发射结正偏程度更小（甚至反偏），In(X4)比基极接电阻时更小，故击穿时要求M值更大，因此BUCEX>BUCER。

晶体管共发射极正向压降，是指晶体管处于饱和状态时，基极和发射极之间的电压降，用UBES表示晶体管的共发射极正向压降UBES 由下面几部分组成：①发射结本身的压降Uje，它是由发射极电流IE的大小决定的；②基极电阻上的压降IBrb；③发射极串联电阻res上的压降IEres，即UBES=Uje+IBrb+IEres影响UCES 大小的主要因素有：①在饱和状态时，发射结上的Uje和集电结上的压降Ujc之差。

BJT的主要参数BJT的参数是用来表明其性能的优劣和电流、电压工作范围的。

它可作为我们在设计电路时选用BJT的依据。

一、直流参数1．共射直流电流放大系数（）2．共基直流电流放大系数（）3．极间反向电流ICBO和ICEOICBO是发射极开路时，集电结的反向饱和电流。

ICEO是基极开路时，集电极与发射极间的穿透电流，。

选用BJT时要选择ICBO、ICEO尽可能小，、不要过大的管子。

硅管的ICBO和ICEO比锗管小，所以硅管的温度稳定性比锗管好。

二、交流参数1．共射交流电流放大系数（b）2．共基交流电流放大系数（a）在近似分析时，可认为，。

3．特征频率fT：当考虑BJT的结电容影响时，BJT的电流放大系数b随工作频率f的升高而下降。

当b下降为1时所对应的信号频率为特征频率fT。

三、极限参数1．集电极最大允许电流ICMICM是指BJT的参数变化不超过允许值时集电极允许的最大电流。

2．集电极最大允许功率损耗PCMPCM表示集电结上允许损耗功率的最大值。

超过此值就会使管子性能变坏或烧毁。

PCM=iCvCE3．反向击穿电压①V（BR）EBOV（BR）EBO是指集电极开路时发射极-基极间的反向击穿电压。

②V（BR）CBOV（BR）CBO是指发射极开路时集电极-基极间的反向击穿电压。

③V（BR）CEOV（BR）CEO是指基极开路时集电极-发射极间的反向击穿电压。

V（BR）CEOlt;lt;V（BR）CBO。

各击穿电压大小之间有如下的关系：V（BR）CBOV（BR）CESV（BR）CERV（BR）CEO。

bjt放大电路中的静态工作点BJT（双极性晶体管）是一种广泛应用于电路中的电子元件，它可以用来构建各种类型的放大器电路。

在BJT放大电路中，静态工作点是指BJT的电流和电压的值。

正常工作点应该是稳定的，并且在合适的电流和电压范围内，以确保放大器具有最佳的线性放大特性。

静态工作点的重要性静态工作点非常重要，因为它定义了BJT的偏置电压和电流。

在BJT放大器中，需要将BJT的负载线性轻微放大或者放大到最大值。

因此，对于BJT来说，静态工作点需要设置在合适的电流和电压范围内，以确保它处于放大器的线性放大区域。

BJT放大器的静态工作点可以通过以下公式计算：Ic = (Vcc-Vce) / Rc其中Vcc是上升电源的电压， Vce是BJT的集电极和发射极之间的电压降，Rc是负载电阻，Ic是BJT的电流。

这个公式只是提供了BJT的大致静态工作点。

在实际应用中，还需了解BJT的具体特性，进行更准确的计算和调整。

静态工作点的变化会影响BJT的输出信号。

如果静态工作点设置过低，BJT可能会进入饱和区域，导致输出失真；如果静态工作点设置过高，BJT就可能进入截止区域，导致输出失真。

因此，需要通过调整静态工作点，以确保它处于放大器的线性放大区域，并最大限度地避免失真。

静态工作点的稳定性是放大器性能可靠性的重要特性。

在BJT放大器中，静态工作点的稳定性取决于电路中的温度和元件参数变化。

因此，需要在设计中考虑到这些因素，以确保静态工作点的稳定性。

结论：通过正确设置静态工作点，可以确保BJT放大器具有最佳的线性放大特性，并最大限度地避免失真。

为了提高放大器的可靠性，还需要考虑静态工作点的稳定性。

BJT的主要电学性能参数(小结)BJT的电学性能参数大体上可分为四类：（1）直流性能参数：①直流电流放大系数αo和βo：BJT的直流电流放大系数就是输出直流电流与输入直流电流之比，其数值大小表征着直流放大的性能。

电流放大系数与BJT的应用组态有关：共基极BJT 的直流电流放大系数为αo≈Ic/Ie；共发射极BJT的直流电流放大系数为βo（或者hfe）≈Ic/Ib。

注意，在计算电流放大系数时都未考虑集电结的反向电流。

电流放大系数与工作点有关，当偏置的电流或者电压超过某一定数值时即将下降（这是由于Kirk效应和Early效应等影响的结果）；并且也与温度有关（因为BJT的电流具有正的温度系数的关系），将随着温度的升高而增大。

βo的数值一般为50～200。

较大电流放大系数的晶体管不仅可以获得较大的电压增益；而且也将有利于在小电流下使用，以获得较高的输入交流电阻和较低的噪声，这是低噪声晶体管所要求的。

②反向电流：Icbo～发射极开路的集电结反向电流。

在发射极开路时，因集电结的抽出作用将造成发射结上有一定的浮空电势，但无电流从发射极流入（发射结边缘处的少数载流子浓度梯度为0），然而却有电流从集电极流出——这就是Icbo，实际上就是共基极组态的集电结反向饱和电流。

ICBo要大于晶体管处于截止状态时的集电结反向饱和电流。

Iceo～基极开路的C-E之间的反向电流，又称为穿透电流。

在基极开路时，因为发射结正偏、集电结反偏，所以这是共发射极组态BJT的一种特殊放大状态（即为共发射极放大组态中的输入开路情况）；虽然这时的基极电流为0，但是却有很小的集电结反向饱和电流Icbo通过晶体管，并被放大b倍后再从集电极流出——这就是Iceo：晶体管的穿透电流Iceo要比Icbo大得多。

并且当集电结有倍增效应（倍增因子为M）时，该穿透电流将更大：穿透电流Iceo不但大于Icbo，而且也大于发射结短路时C-E之间的反向电流——Ices，这是由于这时通过发射结的电流只是集电结反向饱和电流Icbo的一部分（有一部分被短路掉了），所以输出电流Ices要小于β Icbo=Iceo。