为什么锗二极管那么快而锗晶体管那么慢?

电器工程 优质的
2022-01-03 11:05:50

二战期间,锗二极管用于雷达。大约十年后,锗晶体管出现了。大多数早期晶体管仅指定用于音频用途,例如 OC71。像 OC44 这样的指定 RF 类型仅适用于几 MHz。为什么会有这样的速度差异?

1个回答

影响双极晶体管频率响应的主要因素包括:-

  • 少数载流子通过时间
  • 结电阻
  • 结电容

这些都可以通过减小晶体管的物理尺寸来减小。然而,在早期,这并不容易。

第一个晶体管使用点接触结,其本身尺寸很小(这就是点接触二极管在高频下工作良好的原因)。然而,收集器和发射器之间的载流子传输时间与它们分离的立方成正比,因此随着距离的增加,性能迅速下降。要获得 20MHz 的截止频率,接触点之间的距离只有 1 mil (0.025mm),这很难实现和维护。

2N110点接触晶体管内部:-

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扩散合金结晶体管更坚固且更容易制造,但结较大会增加电容,并且如果扩散太靠近则有短路的风险。同样,可以通过减小尺寸来提高高频性能,但结构的尺寸仍然有限。

下图显示了两个流行的锗晶体管的内部。在 AC128(额定电流为 1A 的音频晶体管)中,我们可以清楚地看到基座两侧的相当大的发射极和集电极颗粒。在 AF106(电视调谐器中使用的射频晶体管)上,半导体部分(隐藏在保护涂层下)要小得多。该晶体管使用“台面”结构来减少有源面积。它只能处理10mA,但最大振荡频率为1.2GHz。

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