如何提高晶體管的開關速度？——可以從器件設計和使用技術兩個方麵來加以考慮。

 

（1）晶體管的開關時間
 

晶體管的開關波形如圖1所示。其中開啟過程又分為延遲和上升兩個過程，關斷過程又分為存儲和下降兩個過程，則晶體管總的開關時間共有4個：延遲時間td，上升時間tr，存儲時間ts和下降時間tf。

 

ton=td+tr

 

toff=ts+tf

 

在不考慮晶體管的管殼電容
、布線電容等所引起的附加電容的影響時，晶體管的開關時間就主要決定於其本身的結構、材料和使用條件。

 

 

① 延遲時間td

 

延遲時間主要是對發射結和集電結勢壘電容充電的時間常數。因此，減短延遲時間的主要措施，從器件設計來說
，有如：減小發射結和集電結的麵積（以減小勢壘電容）和減小基極反向偏壓的大小（以使得發射結能夠盡快能進入正偏而開啟晶體管）；而從晶體管使用來說，可以增大輸入基極電流脈衝的幅度，以加快對結電容的充電速度（但如果該基極電流太大，則將使晶體管在導通後的飽和深度增加，這反而又會增長存儲時間

，所以需要適當選取）。

 

② 上升時間tr

 

上升導通時間是基區少子電荷積累到一定程度、導致晶體管達到臨界飽和（即使集電結0偏）時所需要的時間。因此
，減短上升時間的主要措施，從器件設計來說有如：增長基區的少子壽命（以使少子積累加快）
，減小基區寬度和減小結麵積（以減小臨界飽和時的基區少子電荷量）
，以及提高晶體管的特征頻率fT（以在基區盡快建立起一定的少子濃度梯度
，使集電極電流達到飽和）；而從晶體管使用來說
，可以增大基極輸入電流脈衝的幅度，以加快向基區注入少子的速度（但基極電流也不能過大，否則將使存儲時間延長）。

 

③ 存儲時間ts

 

存儲時間就是晶體管從過飽和狀態（集電結正偏的狀態）退出到臨界飽和狀態（集電結0偏的狀態）所需要的時間，也就是基區和集電區中的過量存儲電荷消失的時間
；。而這些過量少子存儲電荷的消失主要是依靠複合作用來完成，所以從器件設計來說，減短存儲時間的主要措施有如：在集電區摻Au等來減短集電區的少子壽命（以減少集電區的過量存儲電荷和加速過量存儲電荷的消失；但是基區少子壽命不能減得太短，否則會影響到電流放大係數），盡可能減小外延層厚度（以減少集電區的過量存儲電荷）。而從晶體管使用來說
，減短存儲時間的主要措施有如：基極輸入電流脈衝的幅度不要過大（以避免晶體管飽和太深，使得過量存儲電荷減少）
，增大基極抽取電流（以加快過量存儲電荷的消失速度）。

 

④ 下降時間tf

 

下(xia)降(jiang)時(shi)間(jian)的(de)過(guo)程(cheng)與(yu)上(shang)升(sheng)時(shi)間(jian)的(de)過(guo)程(cheng)恰(qia)巧(qiao)相(xiang)反(fan)，即(ji)是(shi)讓(rang)臨(lin)界(jie)飽(bao)和(he)時(shi)基(ji)區(qu)中(zhong)的(de)存(cun)儲(chu)電(dian)荷(he)逐(zhu)漸(jian)消(xiao)失(shi)的(de)一(yi)種(zhong)過(guo)程(cheng)。因(yin)此(ci)

，為(wei)了(le)減(jian)短(duan)下(xia)降(jiang)時(shi)間(jian)
，就(jiu)應(ying)該(gai)減(jian)少(shao)存(cun)儲(chu)電(dian)荷(he)（減小結麵積、減小基區寬度）和加大基極抽取電流。

 

總之
，為了減短晶體管的開關時間、提高開關速度，除了在器件設計上加以考慮之外
，在晶體管使用上也可以作如下的考慮：a）增大基極驅動電流，可以減短延遲時間和上升時間
，但使存儲時間有所增加；b）增大基極抽取電流，可以減短存儲時間和下降時間。

 

 

（2）晶體管的增速電容器

 

在BJT采cai用yong電dian壓ya驅qu動dong時shi，雖sui然ran減jian小xiao基ji極ji外wai接jie電dian阻zu和he增zeng大da基ji極ji反fan向xiang電dian壓ya
，可ke以yi增zeng大da抽chou取qu電dian流liu
，這zhe對dui於yu縮suo短duan存cun儲chu時shi間jian和he下xia降jiang時shi間jian都dou有you一yi定ding的de好hao處chu。但dan是shi

，若ruo基ji極ji外wai接jie電dian阻zu太tai小xiao，則ze會hui增zeng大da輸shu入ru電dian流liu脈mai衝chong的de幅fu度du

，將jiang使shi器qi件jian的de飽bao和he程cheng度du加jia深shen而er反fan而er導dao致zhi存cun儲chu時shi間jian延yan長chang；ruojijifanxiangdianyataida，youhuishifashejiefanpianyanzhongerzengjiayanchishijian
，suoyixuyaoquanmiandijinxingzhezhongkaolv。keyixiangjian，weiletongguozengdajijiqudongdianliulaijianduanyanchishijianheshangshengshijiandetongshi
、又不要增長存儲時間和產生其它的副作用，理想的基極輸入電流波形應該是如圖2所示階梯波的形式，這樣的階梯波輸入即可克服上述矛盾
，能夠達到提高開關速度的目的。

 

實際上，為了實現理想的基極電流波形，可以方便地采用如圖3所示的基極輸入回路（微分電路），圖中與基極電阻RB並聯的CB就(jiu)稱(cheng)為(wei)增(zeng)速(su)電(dian)容(rong)器(qi)。在(zai)基(ji)極(ji)輸(shu)入(ru)回(hui)路(lu)中(zhong)增(zeng)加(jia)一(yi)個(ge)增(zeng)速(su)電(dian)容(rong)器(qi)之(zhi)後(hou)，雖(sui)然(ran)輸(shu)入(ru)的(de)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)仍(reng)然(ran)是(shi)方(fang)波(bo)，但(dan)是(shi)通(tong)過(guo)增(zeng)速(su)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)作(zuo)用(yong)之(zhi)後(hou)，所(suo)得(de)到(dao)的(de)實(shi)際(ji)基(ji)極(ji)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)就(jiu)變(bian)得(de)很(hen)接(jie)近(jin)於(yu)理(li)想(xiang)的(de)基(ji)極(ji)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)了(le)，於(yu)是(shi)就(jiu)可(ke)以(yi)減(jian)短(duan)開(kai)關(guan)時(shi)間(jian)
、提高開關速度。

 

 

 

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