文档介绍：第二章微波晶体管 微波双极晶体管微波双极晶体管通常都是平面结构,几乎都是 NPN 的。微波双极晶体放大器工作原理和传统双极晶体管一样,这里只简要说明一下微波双极型晶体管的等效电路和性能参数。微波晶体管中,为了提高发射极效率、减小结电容以适应微波频率上工作的需要,一般采用交指型结构。在低噪声放大电路中,共发射极电路用得较普通,因为它有较高的功率增益、输入和输出阻抗比较接近于通常的传输线特性阴抗、稳定性也好。微波双极晶体管管芯共基极、共发射极小信号等效电路如图 所示。图中, Br 表示基极扩散电阻, CC 表示集电极耗尽层电容, er 表示发射极结电阻; eC 表示发射极耗子层电容, cr 表示集电极结电阻。图 2-1 微波双极型晶体管管芯等效电路(1)特征频率 Tf 晶体管中载流子从发射极渡越到集电极的时间的称为延迟时间,用г表示。当工作频率比较高时,延迟时间与信号周期相比已显得相当长,这时输出电流和输入电流之间出现了相位差。当工作频率进一步提高时,载流子在基区中运动而尚未到达集电极构成输出电流时,加在输入端的交流传号的大小和方向已经改变了,因而造成了载流子运动韵混乱现象,使电流放大系数下降。频率越高,电流流放大系数下降越厉害。由此可见,电流放大系数具有一定的频率特性。通常用特征频率 Tf 表示微波晶体管的高频放大性能,它定义为共发极短路电流增益 12h =l时的频率。特征频率 Tf 与晶体管的结构参数密切相关。微波双极晶体管受到管予结构和工艺水平的影响,特征频率不可能很高。当要求频率更高时,一般使用微波场效应晶体管。其特征频率可表示为: ?? s BC PB Bc pceTv WXD W C kT f2 2???????(2) 噪声在微波晶体管中,闪烁噪声不起主要作用,因此微波晶体管的噪声主要有两类:热噪声和散弹噪声。热噪声是晶体管中载流子的不规则热运动引起的, 它的大小与晶体管本身的欧姆电阻有关。散弹噪声是有电流流动时由于载流子运动的起伏产生的,其大小与电流成正比。这样我们可把晶体管内的噪声分成三类:和晶体管内欧姆电阻有关的热噪声 2nbv ;与基极电流有关的散弹噪声 2 shbi ;与集电极电流有关的散弹噪声 2 shci 。即可用三个噪声源来表示微波晶体管的噪声,如图 所示。图 2-2 共发级简化噪声模型在晶体管中,发射极和集电极的串联电阻以及任何接触电阻都产生热噪声, 但它们和基区电阻 br 相比都较小,可以忽略不记。因此 2nbv 可表示为 2nbv =4kT br B 式中 k是玻尔兹曼常数, T是绝对温度, B是噪声带宽。基极电流的散弹噪声可表示为 2 shbi =2eBI B 式中 e是电子电荷, BI 是基极直流电流集电极电流的散弹噪声可表示为 2 shci =2e CI B 式中 e是电子电荷, CI 是集电极直流电流按照上述分类,我们可以借助福田公式计算微波晶体管的最小噪声系数。?? hhF2111 min???? 204 .0????????? T bCf frIh 由上式可以看出,最小噪声系数是集电极电流的函数,集电极电流有一最佳值,使噪声系数最小,图 是一般微波双极晶体管最小噪声系数与集电极电路的关系曲线。图 2-3 噪声系数对频率的变化是很明显,上图给出了噪声系数与频率关系的典型曲线。当频