三极管的频率特性.怎理解啊?

三极管的频率特性.怎理解啊?,第1张

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fα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。(2)共发射极截止频率fβfα和fβ有下列关系:(3)特征频率fT图为半导体三极管的频率特性(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是半导体三极管酌一个重要参数。

因为半导体的主要组成单元是PN结,PN结的显著特征是单向导电性,因为PN结的反向截止区是由耗尽层变宽导致截止,而这个过程是需要一定的时间的,如果频率太高导致时间周期小于截止时间就可能造成半导体器件不能正常工作,所以半导体器件有最高工作频率的限制。

半导体激光器的调制带宽是指可以输出的或者加载的最高信号速率(对数字信号而言),或者是输出(或加载的)模拟信号的最大带宽。

提高激光器的调制带宽,可以采取以下措施:

①有源区采用应变(抵偿)多量子阱结构-量子阱激光器阱材料由于在平行于阱面方向受到双轴压应变和垂直于阱面方向的拉伸应变,其价带顶的重空穴能级上升,而且这种价带发生退简并,使电子从自旋轨道分裂带向重孔穴带的跃迁几率近似等于零,使室温下的俄歇复合几率减小,从而导致这种量子阱激光器的阈值电流下降,线宽增强因子减小以及弛豫振荡频率、调制带宽、微分增益系数显著提高。

②有源区p型掺杂 p型掺杂可减小穿过SCH区域时的空穴输运,这对高速量子阱器件是主要的限制p型掺杂可以得到非常高的微分增益,并且使量子阱中载流子的分布更加均匀。 若有源区Zn掺杂浓度接近1018cm-3时,其3dB带宽可达25GHz而且掺杂还可使器件的振荡频率增加到30GHz腔长为300μm此外,重掺杂还有利于降低线宽增强因子和进一步提高微分增益,这些都有利于提高器件的调制特性。

③降低电学寄生参数-为了降低高速激光器的电学寄生参数,尤其是寄生电容,可采用半绝缘Fe-InP再生长掩埋技术,同时还需减小电极面积采用自对准窄台面结构(SA -CM以减小器件的寄生电容。人们还常利用填充聚酰亚胺的方法来减小寄生电容。

④提高激光器内部光子浓度和微分增益-增加激光器腔内的光子浓度,可增加本征谐振频率。利用DFB结构使激射波长与增益峰波长为负失谐(-10nm可以提高微分增益,这些都可以增加-3dB调制带宽。 以上分析了限制半导体激光器高速调制特性的因素以及提高激光器调制带宽的途径,这些因素之间与其静态特性之间是相互影响的所以在设计高速激光器时,还需考虑其他特性,如阈值、温度特性等。


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