半导体参数随温度变化的因素

半导体参数随温度变化的参数?

半导体三极管的极限参数介绍

　各种电子元器件都有一个使用极限值要求，对于半导体三极管来讲，它的主要极限参数有以下几个。
(1)集电极最大允许电流ICM

半导体三极管允许通过的最大电流即为ICM。当集电极电流IC增大到一定程度时，β值便会明显下降，这时三极管不至于烧坏，但已不宜使用。因此，规定尸值下降到额定值的2/3时所对应的集电极电流为集电极最大电流ICM。

(2)集电极最大允许耗散功率PCM

集电极耗散功率实际上是集电极电流IC和集电极电压UCE的乘积。在使用三极管时，实际功耗不允许超过PcM，还应留有较大的余量。耗散功率会引起三极管发热，使结温升高。如果集电极的耗散功率过大，将会使集电结的温度超过允许值而被烧坏。为了提高PCM的数值，大功率三极管都要求加装散热片，此时手册中给出的大功率三极管的PCM是指带有散热片时的数值。

(3)集电极一发射极反向击穿电压BVceo(Vceo)

BVceo是指三极管基极开路时，加在集电极C和发射极E之间的最大允许电压。使用不当时，则会导致三极管击穿而损坏。

(4)集电极一基极反向击穿电压BVcbo(Vcbo)

BVcbo是指三极管发射极开路时，集电结的反向最大电压。使用时，集电极与基极间的反向电压不允许超过此值的规定。

(5)发射极一基极反向击穿电压BVebo(Vebo)

BVebo是指三极管集电极开路时，发射结的反向最大电压。使用时，发射结承受的反向电压不应超过此值的规定。

半导体三极管的参数

半导体三极管的参数分为直流参数、交流参数和极限参数三大类。

(1) 直流参数

1）直流电流放大系数



在放大区基本不变。在共发射极输出特性曲线上，通过垂直于X轴的直线(vCE=const)来求取IC / IB ，如图3所示。在IC较小时和IC较大时，会有所减小，这一关系见图4。





2）极间反向电流

①集电极-基极间反向饱和电流ICBO

ICBO的下标CB代表集电极和基极，O是Open的字头，代表第三个电极E开路。它相当于集电结的反向饱和电流。

②集电极-发射极间的反向饱和电流ICEO

ICEO和ICBO有如下关系:



相当基极开路时，集电极和发射极间的反向饱和电流，即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应的Y坐标的数值，如图5所示。





(2) 交流参数

1）交流电流放大系数

①共发射极交流电流放大系数β



在放大区，β值基本不变，可在共射接法输出特性曲线上，通过垂直于X轴的直线求取△IC/△IB。或在图02.08上通过求某一点的斜率得到β。具体方法如图6所示



2）特征频率fT

三

极管的β值不仅与工作电流有关，而且与工作频率有关。由于结电容的影响，当信号频率增加时，三极管的β将会下降。当β下降到1时所对应的频率称为特征频率，用fT表示。

(3) 极限参数

1）集电极最大允许电流ICM

如图02.08所示，当集电极电流增加时，β 就要下降，当β值下降到线性放大区β值的70～30％时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。至于β值下降多少，不同型号的三极管，不同的厂家的规定有所差别。可见，当IC＞ICM时，并不表示三极管会损坏。

2）集电极最大允许功率损耗PCM

集电极电流通过集电结时所产生的功耗， PCM= ICVCB≈ICVCE，因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集电结上。在计算时往往用VCE取代VCB。

3）反向击穿电压

反向击穿电压表示三极管电极间承受反向电压的能力，其测试时的原理电路如图7所示。



①V(BR)CBO--发射极开路时的集电结击穿电压。下标BR代表击穿之意，是Breakdown的字头，C、B代表集电极和基极，O代表第三个电极E开路。

②V(BR)EBO--集电极开路时发射结的击穿电压。

③V(BR)CEO--基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。

对于V(BR)CER表示BE间接有电阻，V(BR)CES表示BE间是短路的。几个击穿电压在大小上有如下关系：

V(BR)CBO≈V(BR)CES＞V(BR)CER＞V(BR)CEO＞V(BR)EBO

由最大集电极功率损耗PCM、ICM和击穿电压V(BR)CEO，在输出特性曲线上还可以确定过损耗区、过电流区和击穿区，见图8。



半导体三极管的技术参数

半导体三极管除了特性曲线可以表示其特性外，还要用一些技术参数，而且两者可以互相补充，以利于合理地选用半导体三极管。在半导体三极管手册中可以看到以下一些常用的主要技术参数。

1.共发射极电流放大系数β
在共发射极电路中，在一定的集电极电压UCE下，集电极电流变化量△IC与基极电流变化量△IB，的比值称为电流放大系数β，即



由于β反映了变化量之比，在放大电路中变化量实际上是交流信号，因此把β值称为共发射极交流电流放大系数hFE 。有时手册中会给出直流电流放大系数hFE ， 它是集电极直流电流IC与基极直流电流IB之比，即



β值的标志方法有两种，即色标法和字母法。色标法使用得较早，通常将颜色涂在三极管的顶部，用不同的颜色来表示管子β值的大小。国产小功率管色标颜色与β值的对应关系如表15-3 所示。



2. 共基极电流放大系数α
在共基极电路中，在一定的集电极与基极电压UCB下，集电极电流的变化量△IC与发射极电流变化量△IE的比值称为电流放大系数α ，即



3. 半导体三极管的频率特性参数

半导体三极管用于交流放大时，电流放大系数与频率有关。当三极管工作频率较低时，hFE值变化不大，但三极管用于高频电路时，电流放大系数将会随着工作频率的升高而不断减小，这时就需要考虑频率特性参数了。频率特性参数主要有以下几个。

( 1 )共基极截止频率fa
共基极截止频率又叫α 截止频率。在共基极电路中，电流放大系数α 值在工作频率较低时基本上为一常数。当工作频率f>fa以后，电流放大系数α 随频率的升高而下降，当α值下降到αo(共基极放大器最低频率时的电流放大系数)的时所对应的频率便是fa 。

(2) 共发射极截止频率fβ
共发射极截止频率又称β截止频率。它与fa的定义相似，在共发射极电路里，电流放大系数β值在降低到βo的 时所对应的频率便是fβ，如图15-7 所示。fβ和fa有下列关系:



在实际工作中，工作频率f 等于fa或fβ时，并不等于半导体三极管就截止不工作了，它仍有相当的工作能力。其规律是f=fa或f=fβ时， α= 0.707αo或β= 0.707βo;当f=fa或f=fβ时， α= 0.5αo或β= 0.5βo。但在电路设计中选用三极管时，若电路的工作频率较高，应尽量选用fa 或fβ值大的三极管。

(3)特征频率fT
当工作频率超过截止频率fβ以后，β值开始下降，当β值下降为1时，所对应的频率叫做特征频率fT如图15-7 所示。

当工作频率f =fT时，半导体三极管就完全失去了电流放大功能。由于f·β=常数，有时称fT为增益带宽乘积。例如:在频率为5MHz 时，测得某三极管的β值为6 ，则该三极管的特征频率fT为





(4) 最高振荡频率fM
最高振荡频率的定义为:当半导体三极管的功率增益等于1时的频率称为半导体三极管的最高振荡频率fM。当工作频率大于fM时，三极管不能得到功率放大;当工作频率低于fM时，三极管可获得功率放大。可见fM 是半导体三极管的一个重要参数。在一般情况下，要使三极管工作稳定，又有一定的功放作用，三极管的实际工作频率应为(1/3 - 1/4)fM 。

4 半导体三极管极间的反向电流
半导体三极管极间的反向电流指的是集电极一基极间反向电流ICBO 和集电极一发射极间反向电流ICEO。ICEO使用得较多，它是指三极管基极开路时，集电极C和发射极E之间的反向电流，又称为穿透电流或反向击穿电流。小功率错三极管的ICEO 较大，通常在500μA 以下，硅三极管的ICEO都很小，通常在1μA 以下，同一个三极管的ICEO比ICBO大得多，且随温度的升高而急剧增加，因此这个参数是衡量三极管稳定性好坏的重要参数之一。

5. 半导体三极管的极限参数
各种电子元器件都有一个使用极限值要求，对于半导体三极管来讲，它的主要极限参数有以下几

个。
(1)集电极最大允许电流ICM
半导体三极管允许通过的最大电流即为ICM 。当集电极电流IC增大到一定程度时，β值便会明显下降，这时三极管不至于烧坏，但已不宜使用。因此，规定β值下降到额定值的2/3 时所对应的集电极电流为集电极最大电流ICM。

(2) 集电极最大允许耗散功率PCM
集电极耗散功率实际上是集电极电流IC和集电极电压UCE的乘积。在使用三极管时，实际功耗不允许超过PCM还应留有较大的余量。耗散功率会引起三极管发热，使结温升高。如果集电极的耗散功率过大，将会使集电结的温度超过允许值而被烧坏。为了提高PCM的数值，大功率三极管都要求加装散热片，此时手册中给出的大功率三极管的PCM是指带有散热片时的数值。

(3)集电极一发射极反向击穿电压BVCEO ( VCEO )
BVCEO是指三极管基极开路时，加在集电极C 和发射极E 之间的最大允许电压。使用时，若｜VCE｜ > BVCEO。则会导致三极管击穿而损坏。
(4) 集电极一基极反向击穿电压BVCBO ( VCBO )
BVCBO是指三极管发射极开路时，集电结的反向最大电压。使用时，集电极与基极间的反向电压不允许超过此值的规定。
(5) 发射极基极反向击穿电压BVCEO( VCEO)
BVEBO是指三极管集电极开路时，发射结的反向最大电压。使用时，发射结承受的反向电压不应超过此值的规定.