雙極型晶體管ppt課件(已修改)
2025-01-26 10:48 本頁面
【正文】 微電子器件與 IC設(shè)計 第 3 章 雙極型晶體管 Bipolar Junction TransistorBJT 第 3 章 雙極型晶體管 ? 結(jié)構(gòu) ? 放大原理 ? 直流電流增益 ? 反向直流特性 ? 開關(guān)作用 晶體管的基本結(jié)構(gòu)及雜質(zhì)分布 由兩個靠得很近的背靠背的 PN結(jié)構(gòu)成 NPN c b e c b e PNP 晶體管的基本結(jié)構(gòu)及雜質(zhì)分布 BJT的雜質(zhì)分布 均勻基區(qū)晶體管 特點： 三個區(qū)雜質(zhì)均勻分布 2結(jié)為突變結(jié) 緩變基區(qū)晶體管 特點： E、 B區(qū)雜質(zhì)非均勻分布 2結(jié)為緩變結(jié) 晶體管的基本結(jié)構(gòu)及雜質(zhì)分布 “背靠背”的 2個二極管有放大作用嗎？ 、結(jié)構(gòu)特點 （ 1）基區(qū)寬度遠小于基區(qū)少子擴散長度 (WB L) （ 2）發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠大于基區(qū)雜質(zhì)濃度 ( NE NB ) 發(fā)射區(qū) 集電區(qū) 基區(qū) 發(fā)射結(jié) 集電結(jié) 發(fā)射極 集電極 基極 NPN晶體管的幾種組態(tài) 共基極 共射極 共集電極 晶體管的放大原理 0CEII? ?0CBII? ?、晶體管中載流子的傳輸 以共基極為例： 發(fā)射結(jié)的注入 基區(qū)的輸運與復(fù)合 集電極的收集 WB Ine Inc Ir Ipe ICBO IE IC IB 各區(qū)少子分布 能帶圖 NPN晶體管的電流轉(zhuǎn)換 C n c c b oI I I??E p e n eI I I?? B p e r b c boI I I I? ? ?E B CI I I??Ine:發(fā)射結(jié)正向注入電子電流 Ipe:發(fā)射結(jié)反向注入空穴電流 Irb:基區(qū)復(fù)合電流 Inc:集電結(jié)電子電流 Icbo:集電結(jié)反向飽和電流 ne nc rbI I I??、發(fā)射效率及基區(qū)輸運系數(shù) 發(fā)射效率 r0 011ne nepeE ne peneIIII I II? ? ? ???0peneII???，則基區(qū)輸運系數(shù) β* 集電區(qū)倍增因子 0 1n c n e r b r bn e n e n eI I I II I I? ? ?? ? ? ?0rbneII? ???，則cncII? ? ?*? 0 0 0C n e n c CE E n e n cI I I II I I I? ? ? ?? ? ? ? ? ?00011CCC ECB E CEIII III I II???? ? ? ????、晶體管電流放大系數(shù) 其中令 α*＝ 1。 晶體管放大三要素： ① WbLnb，實現(xiàn)不衰減的電流傳輸。 ② 發(fā)射結(jié)為單邊突變結(jié)， NENB 。 ③ 發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。 晶體管的直流電流增益 任務(wù)：導(dǎo)出 α 0、 β 0的定量關(guān)系式 0 0 0? ? ????0001?????011peneII? ??0ncneII? ? ? 均勻基區(qū)晶體管的電流增益 均勻基區(qū)晶體管直流電流增益推導(dǎo)思路 ① 對發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)分別建立連續(xù)性方程； ② 利用波爾茲曼分布關(guān)系建立邊界條件； ③ 解擴散方程得到各區(qū)少子分布函數(shù)； ④ 利用少子分布函數(shù)求出各區(qū)電流密度分布函數(shù)； ⑤ 由電流密度分布函數(shù)得到 jne , jnc , jpe ； ⑥ 求出發(fā)射效率和輸運系數(shù)； ⑦ 得到共基極和共射極電流放大系數(shù) 。 ? 以共基極連接為例，采用一維理想模型 ? 發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置 WB Ine Inc Ir Ipe ICBO IE IC IB 發(fā)射區(qū) 集電區(qū) 基區(qū) 發(fā)射結(jié) 集電結(jié) 發(fā)射極 集電極 基極 We Wb Wc 一、 少數(shù)載流子分布 （ 1）基區(qū)“少子”電子密度分布 ? ?00011BCBE qVqVbk T k Tbbn b n bbbbnbWx xn e sh n e shLLn x nWshL? ? ? ?? ????? ? ??? ??? ? ? ??? ??? ? ? ?????????WB 0 nB(x) 晶體管的直流電流增益 一、 少數(shù)載流子分布 （ 2）發(fā)射區(qū)少數(shù)載流子分布 x 0 pE(x) ? ? ? ?00 1 pEbe xLq V k TE E Ep x p p e e ?? ? ? 晶體管的直流電流增益 一、 少數(shù)載流子分布 （ 3）集電區(qū)少數(shù)載流子分布 x 0 pC(x) ? ? ? ?00 1 pCbc xLq V k TC C Cp x p p e e ?? ? ? 晶體管的直流電流增益 二、電流密度分布函數(shù) ? ? ? ? ? ?00 1 1 c s cb e
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