表征电晶体在高频时放大能力的一个基本参量特徵频率

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特徵频率(表征电晶体在高频时放大能力的一个基本参量)特徵频率是表征电晶体在高频时放大能力的一个基本参量。
【表征电晶体在高频时放大能力的一个基本参量特徵频率】如对于双极型电晶体和场效应电晶体而言，是指其电流放大係数下降到1时的频率；对于用作检波、开关等的无源二极体而言，是指其阻抗下降到很小、不能吸收信号功率时的频率。
基本介绍中文名：特徵频率
外文名：Characteristic frequency
性质：截止频率
科目：电子学
用于：识别和测量频率
定义在给定的发射中用于识别和测量频率，例如载波频率可被指定为特徵频率。对于元器件而言，特徵频率是指其主要功能下降到不好使用时的一种截止频率。例如，对于用作为放大的有源器件——双极型电晶体以及场效应电晶体而言，特徵频率就是指其电流放大係数下降到1时的频率，这是共发射极组态作为放大使用的截止频率。对于用作为检波、开关等的无源二极体而言，其特徵频率就是指其阻抗下降到很小、不能吸收信号功率时的频率，这时的截止频率也就是其特徵频率。双极型电晶体BJT的特徵频率ft就是其共发射极组态的电流放大係数大小│β│下降到1时的频率，又称为电晶体的增益-频宽乘积。若βo是低频时的电流放大係数，fβ是所谓β截止频率，则在 f >> fβ 时可有│β│f = βo fβ = ft 。因此，只要在高于fβ的频率下测得│β│，就可以得到ft 。BJT的特徵频率ft可用电子从发射极到集电极之间的有效渡越时间τec来表示为：ft = （2 π τec)-1，式中τec =τE +τB +τD +τC，τE = (kT/q Ic) CjE 是发射结的充电时间，τB ≈τF 是电子渡越中性基区的时间，τF是移走基区和发射区中存储电荷所需要的时间 (略大于τB），τC = (kT/qIc + rc)CjC是集电结的充电时间，τD = Xdc / vs是电子以饱和漂移速度vs渡越集电结耗尽层Xdc的时间；对ft起决定作用的因素一般主要是τB，其次是结电容（特别是集电结电容）。ft与电晶体的工作点有关，故在使用电晶体和测试ft时，都需要合理地选择工作点。提高BJT特徵频率的措施是：①在ft不很高时往往是τB起主要作用，则要求减小基区宽度（採用浅结工艺製作薄基区）、增大基区电场因子η（提高基区中在发射结一侧的掺杂浓度和提高发射区杂质分布的陡峭度以减小阻滞场，但若掺杂浓度太高反而会使扩散电子係数减小，故η一般控制在3~6之间）；②在ft较高时，基区宽度必然很小，τB较短，则必须考虑τE、τD和τC 的影响，因此要求减小发射结的动态电阻（选用较大的集电极电流）和势垒电容（减小发射结面积）、减小集电结的势垒厚度（可降低集电区电阻率，但要兼顾击穿电压）、减小集电极的串联电阻rC （降低集电区的电阻率）和势垒电容Cjc （减小集电结面积）。场效应电晶体场效应管（JFET、MESFET、HEMT）的特徵频率ft是指共源、输出端短路、电流放大係数为1（即输入电流=输出电流）时的频率，也称为共源组态的增益-频宽乘积；它主要由栅极电容Cg来决定。由简化的小信号高频等效电路可以给出有ft = gm / 2πCg = 1 / 2π τ，即ft决定于栅极下载流子的渡越时间τ 。对于长沟道（μ为常数）的器件：τ = L /μEy ≈ L2 /μVds，则ft = μ Vds / 2πL ；对于短沟道（漂移速度饱和为vs) 的器件：τ = L / vsL，则ft = vs L / 2πL 。若再计入寄生电容CL，则截止频率为 ft = gm / [2π（Cg+CL)] = （1 / 2 π τ） [1 + (CL / Cg)]-1 。提高场效应电晶体ft的措施：增大跨导gm、减小栅电容Cg、减短沟长L、增大迁移率μ或饱和漂移速度vs 。对HEMT（高电子迁移率电晶体），由于HEMT的控制层厚度可以製作得比较小，则Cgs 比较小（即gm 比较大），从而有较高的截止频率和较快的工作速度。⑷三极体的特徵频率三极体由于存在节电容，特别是CB节电容，对三级管放大信号的频率影响最大。导致三极体对高频信号放大能力严重下降。某频率通过三极体放大后，放大倍数为1，这个信号频率就是三极体的特徵频率。特徵频率是个重要参数，三极体生产厂商会告诉这个参数，查手册可以知道。选择三极体时，要选择特徵频率高于信号频率的上限值的三极体。比如9018，特徵频率为500MHZ，用在电视机预中放38MHZ是可以的

表征电晶体在高频时放大能力的一个基本参量 特徵频率

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