【正文】 R C SI I e I e?? ? ? ?(297) 等效電路模型 若以 α R ()+() 得 同理 分別以（ 295）（ 296）代入上二式，得 ? ?( 1 ) 1Eq V k TE R C R F E SI I I e? ? ?? ? ? ?? ?( 1 ) 1Cq V k TC F E F R CSI I I e? ? ?? ? ? ?? ?1Eq V k TE R C E B OI I I e?? ? ?(399) ? ?1Cq V k TC F E CB OI I I e?? ? ?(3100) 上述二式均可等效為一個電流源與一個二極管并聯(lián)，如下圖所示 等效電路模型 基極 可由（ 288），（ 289）求出 （ 2101） BI? ?( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) 1CE q V k Tq V k TB E C F E S R CSI I I I e I e??? ? ? ? ? ? ? ? 等效電路模型 GP模型 主要用于分析基區(qū)非均勻摻雜的情況 GP模型對 EM模型在以下幾方面作了改進(jìn)： ：反映了集電結(jié)上電壓的變化引起有效基區(qū)寬度變化的基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng) ， 改善了輸出電導(dǎo) 、 電流增益和特征頻率 。如果 E極條太長，其端部電流 → 0，無意義。0c ib m mw x x??1239。 0nxx??C結(jié)勢壘區(qū) cslJpqV?由空穴漂移電流推出 000mmCDxxslJd E qx d x N x d xd x q V???????? ?? ?????? ????? ?00 0 pmm m n p n D Pxxxx d E x E E d x d V V?? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?左邊為 右邊為 20 2CmDslJxq NV???? ?????? ??????左 =右 ,并令 cr sl DJ qv N?，得小注入勢壘區(qū)寬度 非理想效應(yīng) 結(jié)論 ： (1)當(dāng) pND時， 小注入 , xm=xm0, C結(jié)空電區(qū)邊界不動。0?設(shè) 為無寬變效應(yīng)的電流放大系數(shù) 為有寬變效應(yīng)的電流放大系數(shù) 為冶金結(jié)寬度 0?0bW ???????? ??EACEVV139。 少子分布 少子分布 ? D. 基區(qū)渡越時間 BBCBB FD nBWIQ239。 39。故基極電流正比于 exp(VBE/Vt) ?！耙皇て鹎永恕?，它就像顆重磅炸彈，在全世界電子行業(yè)“引爆”出強烈的沖擊波。布拉頓在筆記本上這樣寫道：“電壓增益 100，功率增益 40…… 實驗演示日期 1947年 12月 23日下午。 如： 雙極晶體管、金屬 氧化物 半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管、結(jié)型場效應(yīng)晶體管 … 原理： 在器件的兩個端點施加電壓，控制第三端的電流 晶體管的誕生 ? 1947年 12月 23日，美國物理學(xué)家肖克萊（ WBipolar junction transisitor (BJT) 第三章 雙極晶體管 第三章 雙極晶體管 ? 雙極晶體管的工作原理 ? 少子的分布與直流特性 ? 低頻共基極電流增益 ? 非理想效應(yīng) ? 等效電路模型 ? 頻率特性 ? 大信號開關(guān)特性 ? 其他的雙極晶體管結(jié)構(gòu) ? 無源器件（ passive device） ： 工作時不需要外部能量源（ Source Energy）的器件。Shockley）和 布拉頓和巴丁 在著名的貝爾實驗室向人們展示了第一個半導(dǎo)體電子增幅器，即最初的晶體管 ?！弊鳛橐娮C者，肖克萊在這本筆記上鄭重地簽了名。電子計算機終于就要大步跨進(jìn)第二代的門檻！ ? 1954年，貝爾實驗室使用 800支晶體管組裝成功人類有史以來第一臺晶體管計算機 TRADIC 雙極型晶體管的工作原理 雙極型晶體管的工作原理 ? 均勻基區(qū)：少子擴散 —擴散晶體管 ? 緩變基區(qū)：擴散 +漂移 —漂移晶體管 ? 合金晶體管： 銦球 +N型鍺 +銦球，熔化 冷卻 析出形成再結(jié)晶層， PNP,分布均勻 ? 平面擴散晶體管 ? 發(fā)射區(qū)，基區(qū)雜質(zhì)分布非均勻 ? 發(fā)射結(jié)近似為突變結(jié) ? 集電結(jié)為緩變結(jié) 雙極型晶體管的工作原理 ? N=NDNA 硼 B、磷 P分別采用預(yù)淀積、再分布兩步擴散形成高斯分布。 雙極型晶體管的工作原理 工作模式 pn結(jié)電壓大于 0，正偏； 反之反偏 四種工作模式 (npn)： 正向有源： Vbe0， Vbc0 飽和： Vbe0， Vbc0 反向有源： Vbe0， Vbc0 截止： Vbe0， Vbc0 ? VCC=ICRC+VCB+VBE=VR+VCE ? 當(dāng) VCC足夠大， VR較小時， VCB0 此時 正向有源。00 1BEq V k Tee e E eEpp x p e x x x xx? ? ? ? ?? ? ? ?pcpcBCLxcLxkTqVcccepeeppxp000 1????????發(fā)射區(qū)空穴濃度分布 ?集電區(qū)空穴濃度分布 同理可以得到 少子分布 ? 其他工作模式的少子分布？ ? 截止區(qū) ? 飽和區(qū) ? 反向有源 其他工作模式 少子分布 2. 電流密度分布 （假設(shè)③，勢壘區(qū)外無電場，只考慮擴散電流） ? 基區(qū)電子擴散電流 令 X=0，得 通過發(fā)射結(jié)電子電流為 X=Wb，得 到達(dá)集電結(jié)電子電流為 0 ( 1 ) ( )()()ebq V k T bn b b n b n bnbn b b n bWx xe c h c hqD n L LJxL sh W L???? ? ??????0( 0 ) ( 1 ) c s cebq V k Tn b b b bnbn b n b n bq D n W WJ e c th hL L L??? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ???0( ) ( 1 ) c s cebq V k Tn b b b bn b bn b n b n bq D n W WJ W e h c thL L L?? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ? dxxdnqDxJ bnbnb ? ? 發(fā)射區(qū)空穴電流密度分布 當(dāng) ， 則近似有 ? 集電區(qū)空穴電流密度 10 ()()( ) ( 1 )peeb x x Lp e e q V k Tep e p epeq D pd p xJ x q D e ed x L?? ? ? ? ? ?40()() pcx x Lp c cpcpcq D pJ x eL????pee LW ?? pebe L xxkTqVeepepe eeW PqDJ 110 ?????????? ?? 少子分布 3. 晶體管直流電流 電壓基本方程 ? E極總電流 = 電子電流 + 空穴電流 令 得 (0)e nbAJ? 1()c peA J x??ecA A A??000c sc ( 1 )eb p c cq V k Tn b b b n b b bCn b n b n b n b p cqD pqD n W qD n WI A h e c t hL L L L L?? ??? ? ? ???? ? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ??????C極總電流 = C區(qū)電子電流 + 空穴電流（忽略 c結(jié)勢壘產(chǎn)生電流） 000 ( 1 ) c scebp e e q V k Tn b b b n b b bEn b n b p e n b n bqD pqD n W qD n WI A c t h e hL L L L L??? ? ? ?? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? 少子分布 二 緩變基區(qū)晶體管（以 npn為例） 1. 緩變基區(qū)中的自建電場 0bb p b p dPP q E q D dx? ?? ? ? ( ) ( )11( ) ( )bbbbbd p x d N xk T k TEx q p x d x q N x d x? ? ? ? ? ?? 少子分布 少子分布 dxxdNxNqKT ABABBB)()(1?? dx xdNxNqKT DBDBBB)()(1???)()0(lnBABAB WNN?? 基區(qū)雜質(zhì)指數(shù)分布 BJT的基區(qū)漂移系數(shù) ? 從輸運方程開始求非平衡少子密度 NPB(X) ? 利用邊界條件求出 jnB 少子分布 ( ) ( )() bWnbbb xn b bJn x N x d xq D N x??? ?( ) ( 0 ) b xWbbN x N e ???(0)ln ()bbbNNW? ?()bx n x? ? ?()bdn xdx ??擴散電流增加，漂移電流減少，但二者之和不變。 2???三 重?fù)诫s發(fā)射區(qū) 禁帶寬度變窄 有效摻雜濃度下降 )(2/121717 m e VNNEg?????????????????? ??????????)()(39。00 ?? 非理想效應(yīng) 大注入效應(yīng) ◆ 基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) (npn管） 小注入時基區(qū)電阻率 : ? ? ? ?11B p b B p b bq p q N? ? ?????大注入時的基區(qū)電阻率（受到 Δn影響） : 大注入時，基區(qū)電阻率 ρb’隨注入電子濃度 Δn增加 而 下降 ,稱之為 基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) . ? 非理想效應(yīng) ◆ 基區(qū)大注入下的電流 ◇ 均勻基區(qū)情形 ： 大注入 N+P結(jié)有 E區(qū)向基區(qū)注入電子形成的電流