集极截止频率英文解释翻译、集极截止频率的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【电】 collector cutoff frequency
分词翻译:
集极的英语翻译:
【电】 collector
截止频率的英语翻译:
【计】 cut-off frequency
【化】 cut-off frequency
专业解析
集极截止频率(Collector Cutoff Frequency),通常用符号 ( fT ) 表示,是双极结型晶体管(BJT)的关键高频参数。它定义为晶体管共发射极电流增益 ( beta )(即 ( h{fe} ))的幅值下降到 1(0 dB)时所对应的工作频率。此时,晶体管失去电流放大能力,输出电流等于输入电流。
其数学表达式为:
$$
f_T = frac{gm}{2pi (C{pi} + C_{mu})}
$$
其中:
- ( g_m ) 是晶体管的跨导(Transconductance),反映输入电压对输出电流的控制能力;
- ( C_{pi} ) 是发射结扩散电容;
- ( C_{mu} ) 是集电结势垒电容(或称反馈电容)。
工程意义与应用:
- 高频性能标尺:( f_T ) 直接决定晶体管放大或开关信号的最高可用频率,是射频电路、高速数字电路选型的重要依据。例如,设计 GHz 级放大器时需选择 ( f_T ) 远高于工作频率的晶体管。
- 工艺优化指标:半导体工艺中通过减小基区宽度、优化掺杂降低结电容等手段提升 ( f_T ),如硅锗异质结晶体管(SiGe HBT)因能带工程显著提高 ( f_T )。
- 系统设计参考:实际电路的工作频率通常需低于 ( f_T/3 sim f_T/5 ) 以保证增益和稳定性,避免因寄生效应导致性能恶化。
权威参考文献:
- Gray, P. R., Hurst, P. J., Lewis, S. H., & Meyer, R. G. Analysis and Design of Analog Integrated Circuits (5th ed.). Wiley. 第 1.5 章详细推导 ( f_T ) 与 BJT 内部参数的关系。
- Razavi, B. Design of Analog CMOS Integrated Circuits. McGraw-Hill. 第 2.3 节对比 BJT 与 MOSFET 的 ( f_T ) 特性。
- IEEE Standard 113-1971 Definitions of Terms for Semiconductor Electron Devices,明确定义 ( f_T ) 为增益带宽积(GBP)。
- 半导体器件物理经典教材:Sze, S. M., & Ng, K. K. Physics of Semiconductor Devices (3rd ed.). Wiley-Interscience. 第 5.4.3 节分析基区渡越时间对 ( f_T ) 的限制。
网络扩展解释
截止频率在不同领域有不同定义,而“集极截止频率”这一表述可能涉及晶体管的高频特性。以下是综合解释:
一、基本概念
集极截止频率(通常称为晶体管截止频率)是衡量双极型晶体管(BJT)高频性能的关键参数,指晶体管在共射极配置下电流放大系数(β)下降至低频值的70.7%(即-3dB点)时的频率。这标志着晶体管有效放大能力的上限。
二、物理意义
-
高频性能限制
当工作频率超过此值时,晶体管内部结电容(如集电结电容)和载流子渡越时间的影响加剧,导致电流增益显著下降。
-
公式表达
截止频率与晶体管参数的关系可表示为:
$$
f_{beta} = frac{1}{2pi cdot tau}
$$
其中,$tau$为载流子基区渡越时间与结电容充放电时间的总和。
三、应用场景
- 放大器设计:决定电路带宽,高频放大需选择截止频率高的晶体管。
- 射频电路:影响振荡器、混频器等高频模块的稳定性。
四、相关参数对比
参数 |
定义 |
关系 |
截止频率$f_{beta}$ |
β下降至低频值的0.707倍时的频率 |
$f_{beta} = f_T / beta$ |
特征频率$f_T$ |
β下降至1时的频率(电流增益带宽积) |
$fT approx beta cdot f{beta}$ |
注:若需更专业的半导体参数分析,建议参考器件手册或高频电路设计资料。
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