频高 率频 特参 性数
均匀基区晶体管 交流电流-电压方程
12
一、均匀基区晶体管（以npn管为例）
一维连续性方程：n jn n t x n
扩散定律：
jn (x)
Dn
dn dx
一维扩散方程：n t
Dn
2n x 2
n n
在交流信号作用下基区电子的一维扩散方程：
2nbx(2x,t)nb(xL ,t2n)bnb0
nE neejt
边界条件：x=Wb
nb(W b)nCncejt
其中：
nC
n
0 b
e
q
V
C
kT
nc
nC
qu c kT
15
n1
(
x,
t
)
[
nc 2
sh
n e CnWb e
(CnWb )
eCnx
n eCnWb e
nc
2sh(CnWb )
eCn x ]e jt
VC
kT q
nc
0
n1(x, t)
ne
1 nb(x,t) Dnb t
nb(x,t)n0(x)n1(x,t)n0(x)n1(x)ejt
13
2n0 (x) x 2
n0 (x) nb0 L2nb
0
2n1(x)e jt x 2
n1 ( x)e L2nb
jt
j
Dnb
n1(x)e jt
d
2 n1 ( x) dx2
n1 ( x)
1
j
L2nb
nb
3CG101C 100 30
3DG123C 500 50
3DD101D 5W
5A
3DK100B 100 30
3DK23G 250W 30A
反向特性
VRCBO V
20 40 45 40 300 25 400
VRCEO V 12 24
30 250 15 325
VREBO V
4
I C BO μA
≤6 ≤6 0.1 0.35 ≤2mA ≤0.1
8
二、晶体管的频率参数
9
§ 3.2 晶体管的交流特性分析
晶体管在实际应用时大多是在直流偏压上叠加 上交流小信号，即作用在结上的总电压应为交、直 流两部分电压之和，如果所叠加的交流信号为正弦 波，则
作用在发射结上的总电压为： V e V E u e (t V )E u eej t
作用在集电结上的总电压为： V c V C u c(t ) V C u cejω t
第三章 双极型晶体管的频率特性
在实际运用中，晶体管大多数都是在直流偏压下放大 交流信号。随着工作频率的增加，晶体管内部各个部位的 电容效应将起着越来越重要的作用，因而致使晶体管的特 性发生明显的变化。
本章讨论在高频信号作用下晶体管的哪些特性参数发 生什么样的变化以及这些这些变化与工作频率的关系等， 以便能更好地认识高频下晶体管特性的变化规律，更重要 的是了解应设计制造什么样的晶体管以满足高频工作条件 的要求。为此，首先介绍晶体管高频工作下的特殊参数， 然后再讨论这些参数与结构、工作条件的关系等。
5
§ 3.1 晶体管交流电流放大系数与频率参数
一、交流短路电流放大系数
共基极交流短路电流放大系数：
ic ie
共发射极极交流短路电流放大系数： ic ib
两者之间的关系：
1
1
6
二、晶体管的频率参数
截止频率 f： 共基极电流放大系数减小到低频值的 1 2 所对应的频率值
f f
0
[eCn (Wb x)
2sh(CnWb )
eCn (Wb x) ]e jt
shCn (Wb x) sh(CnWb )
nee jt
nb(x,t)nb0eqVE kT(1W xb)shshn(CC (W nW bb)x)neejt
nE(1W xb)shshn(CC (W nW bb)x)nE
que ejt kT
fT MHz *≥ 8 *≥ 8 100
300 8
注：*为 f
3
第三章 双极型晶体管的频率特性
§3.1 晶体管交流电流放大系数与频率参数 §3.2 晶体管的交流特性分析 §3.3 晶体管的高频参数及等效电路 §3.4 高频下晶体管中载流子的输运及中间参数 §3.5 晶体管电流放大系数的频率关系 §3.6 晶体管的高频功率增益 §3.7 工作条件对晶体管fT、KPm的影响
0 2
截止频率 f ：共发射极电流放大系数减小到低频值的 1 2 所对应的频率值
f f
0
0 2
7
二、晶体管的频率参数
特征频率fT：共发射极交流短路电流放大系数为1时 对应的工作频率 f fT
0 1
最高振荡频率fM：功率增益为1时对应的频率 f fM时，
功率K 增 p益 输 输出 入信 信pp 号 号 oi ＝ （ 1功 功 0dB 率 率 ）
16
通过基区的电子电流密度交流分量
jn(x,t)qD nbn1(xx,t) qD nC bn[n2cs(h nC eenW Cn bW )b eCnxn 2eseC (h nW C bnW n b)ceCnx]ejt
VRCEO V 12 24
30 250 15 325
VREBO V
4
I C BO μA
≤6 ≤6 0.1 0.35 ≤2mA ≤0.1
fT MHz *≥ 8 *≥ 8 100
300 8
注：*为 f
2
双极型三极管的参数
参数 型号
PCM
I CM
mW mA
3AX31D 125 125
3BX31C 125 125
0
令
1 jnb
L2nb
Cn
d2dn1x(2x)Cn2n1(x)0
n 1(x)AC nx eB C e nx
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n 1(x)AC nx eB C e nx
边界条件：x=0时，
n b ( 0 ) n b 0 e q V E u e ( t ) k T n b 0 e q E k V e T q e ( t ) u / kT nb0eqVE kT nb0eqVE kT kqTueejt n0(0) n1(0)ejt
1
双极型三极管的参数
功率特性
参数 型号
PCM
I CM
mW mA
3AX31D 125 125
3BX31C 125 125
3CG101C 100 30
3DG123C 500 50
3DD101D 5W
5A
3DK100B 100 30
3DK23G 250W 30A
VRCBO V
20 40 45 40 300 25 400
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注意：一维模型中规定的电流方向 与npn管管为例）
交流信号作用下
交流信号作用下
基区电子一维扩散方程 发射区空穴一维扩散方程
分解与时间有关项 和与时间无关项
基区电子密度分布 （直流、交流叠加）
基区电子电流密度 交流分量
通过发射结的空穴 电流密度交流分量