双极性晶体管

BJT击穿电压目录1基本概念2三个击穿电压的有关因素1.2.1①BVebo2.2.2②BVcbo3.2.3③BVceo3共发射极组态的击穿电压的说明1基本概念BJT（双极型晶体管）的击穿电压，就是晶体管在工作中，反向输出电流急剧增大时所对应的反向电压。因为BJT有三个电极，所以存在相应的三个不同的击穿电压值：BVcbo，BVceo和BVebo；这三个击穿电压实际上也就是对应于BJT的三个反向截止电流（Icbo，Iceo和Iebo）分别急剧增大时的电压。2三个击穿电压的有关因素①BVebo这是集电极开路时、发射极与基极之间所能承受的最高反向电压，实际上也就是发射结的击穿电压。因为发射结两边的掺杂浓度都较高，一般都可以近似为单边突变结，则在雪崩击穿机理起决定作用的情况下，击穿电压主要由低掺杂一边——基区的掺杂浓度来决定。对于双扩散平面晶体管，因为基区的掺杂浓度不均匀（表面高、里面低），则应该选取基区扩散的表面杂质浓度来确定击穿电压。降低基区掺杂浓度，则有利于提高BVebo。由于BJT的发射结通常都工作在正偏状态，故对BVebo的要求通常并不高，同时基区的掺杂浓度也不能太低，所以BVebo一般是小于20V。②BVcbo这就是BJT共基极组态的击穿电压，即发射结开路时、基极与集电极之间所能承受的最高反向电压，实际上也就是集电结的击穿电压。这时反偏集电结的情况与单个p-n结的差不多，在雪崩击穿机理起决定作用的情况下，因此也可以采用单边突变结或者线性缓变结的关系来确定该击穿电压。对于合金晶体管，集电结可很好的近似为单边突变结。但是，对于双扩散平面晶体管，因为基区的掺杂浓度高于集电区，则BVcbo主要决定于集电区的掺杂浓度。然而，由于集电结不一定是典型的单边突变结，则这时击穿电压的计算较为复杂。一般来说，当集电结较浅时，可近似为单边突变结，由集电区的掺杂浓度来确定；而当集电结较深时，可近似为线性缓变结，则这时的击穿电压将与掺杂浓度的梯度有关，于是BVcbo就需要根据线性缓变结的击穿电压关系来进行计算，或者通过查阅有关的关系曲线来确定出BVcbo，这时减小掺杂浓度梯度，即可提高BVcbo。由于BJT工作时，集电结常常处于反偏状态，故要求BVcbo较高；在大功率晶体管中，可高达数千伏。③BVceo这是共发射极组态的击穿电压，即基极开路时、集电极与发射极之间的击穿电压。由于在基极开路时，集电结是反偏、发射结是正偏的，即BJT处于放大状态。则当有集电结反向电流Icbo流过发射结时，即被放大为[βIcbo]，从而这时输出的集电极反向电流——穿透电流为[Icbo+βIcbo]，即比Icbo约大β倍。于是相应的击穿电压BVceo也就比BVcbo低得多：BVceo=BVcbo/(1+β)1/n，其中常数n值，决定于高阻集电区的材料种类和型号：对Si/n-p-n管为4，对Si/p-n-p管为2；对Ge/n-p-n管为3，对Ge/p-n-p管为6。可见：a)总有BVceoBVcbo，即发射结有注入时的击穿电压BVceo总要远低于发射结没有注入时的击穿电压BVcbo（这是很自然的，因为BVcbo与单个p-n结的击穿电压很类似）。b)为了提高BVceo，就必须提高BVcbo。c)在BVcbo一定时，因为BVceo的高低还与电流放大系数β有关（β越大，BVceo就越低），所以为了不让BVceo太低，在应用中BJT的β也不可选取得过大。3共发射极组态的击穿电压的说明①在实际测量BVceo时，有时发现会出现负阻型的击穿特性曲线，即当Vce增大到BVceo而发生击穿后，电流上升，而电压却下降。这种负阻的产生与电流放大系数随着Ic的增大而发生较大的变化有关。因为电流放大系数在小电流下是随着Ic的增大而增大的，但当电压达到BVceo、Ic急剧增加时，电流放大系数却又随着Ic的增大而下降，从而就出现了负阻特性。所以，对于那些电流放大系数随着Ic变化不大的晶体管，就不一定出现这种负阻型击穿特性。②对于实际应用中的BJT共发射极组态，往往在其输入端加有不同的偏置条件，则不同的偏置情况即对应有高低不同的反向截止电流和相应的击穿电压。基极开路的状况就对应于上述的击穿电压BVceo，如果基极-发射极短路的状况所对应的击穿电压为BVces、基极-发射极之间接有电阻Rb的状况所对应的击穿电压为BVcer、基极-发射极之间接有反向偏置电源的状况所对应于击穿电压为BVcex，基极-发射极之间接有正向偏置电源的状况所对应于击穿电压为BVcez，则这些击穿电压之间的大小关系为：BVcezBVceoBVcerBVcesBVcexBVcbo。[1]