【正文】 相當(dāng)于 Dnb擴(kuò)大了一倍 . 非理想效應(yīng) 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) ◆ 均勻基區(qū)晶體管， 結(jié)構(gòu)?? NPP電中性條件 D n A PqN X qN X?大電流下，空穴的注入使得 ()()DDAAq N q N pq N q N p???? ???????? ??基本不變pnnxxx 39。 (2)當(dāng) pND時(shí) ,特大注入 , xm→0 有效基區(qū)擴(kuò)展到CB結(jié)冶金結(jié)處。0 1 cmmcrJxxJ????????? 非理想效應(yīng) 發(fā)射區(qū)重?fù)诫s效應(yīng)（發(fā)射區(qū)禁帶變窄） 發(fā)射區(qū)過(guò)重的摻雜不僅不能提高發(fā)射效率，反而使發(fā)射效率降低 *形成雜質(zhì)帶尾 ，禁帶變窄 39。 ?定義：電極端部至根部電位差 =kT／ q時(shí)所對(duì)應(yīng)的發(fā)射極條長(zhǎng)度為 有效長(zhǎng)度（ Leff） 非理想效應(yīng) 發(fā)射極有效長(zhǎng)度 ( 所對(duì)應(yīng)的條長(zhǎng) ) /v k T q??3 Me ffEMn S k TLI R q?發(fā)射極條等效電阻 , 3 MeMMRLRS?n個(gè) e極條 ,每條電流為 EIn條長(zhǎng)方向壓降 : 3E M eMI R LVnS?? 非理想效應(yīng) 晶體管的擊穿電壓 ? ：集電極開(kāi)路時(shí) e,b間反向擊穿電壓 ? ：發(fā)射極開(kāi)路時(shí) c,b間反向擊穿電壓 ? ：基極開(kāi)路時(shí) e,b間所能承受的最高反向電壓 1. 擊穿電壓的定義 . eboBVcboBVceoBV 非理想效應(yīng) 2. 影響擊穿電壓的因素及其關(guān)系 對(duì)合金管， 由基區(qū)電阻率確定 對(duì)平面管， 對(duì)外延平面管，若外延層厚度 ，則 大大降低 eboBVcboBV,C B c bo e boN N B V B V? ? ? ?cboBV0 mbWx? cboBVVBV EB 40 ?： eb結(jié)通常正偏，只要求 ，易于滿足 . 非理想效應(yīng) 與 的關(guān)系 : C極電流即穿透電流 得 時(shí) 擊穿。 反映了共射極電流放大倍數(shù) β 隨電流和電壓的變化 。 ， 考慮了外延層電荷存儲(chǔ)引起的準(zhǔn)飽和效應(yīng) 。 ② β截止頻率 ：定義為 β由低頻值 下降到 所對(duì)應(yīng)的頻率。 ???? ? eeTcedccsc ricjiiri ????◆ 共發(fā)射極運(yùn)用 1. β 與頻率的關(guān)系 將 α (f)代入 β = α /(1 α )即得 β (f),然而 , α 用的是 cb短路 , β 用的是 ce短路 ,所以應(yīng)先求得 ce短路下的 α (f)，由圖 328, ce短路下回路應(yīng)有 39。然而，作開(kāi)關(guān)時(shí)晶體管處理的是變化的大信號(hào)，而研究頻率效應(yīng)時(shí)則假定輸入信號(hào)幅度只有較小的變化。假定截止電壓，于是發(fā)射結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)空間電荷區(qū)變窄，離化施主和受主被中和。（ b）驅(qū)動(dòng)晶體管的基極輸入。我們稱這段時(shí)間為上升時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)集電極電流由最終值的 10％增加到 90％。肖特基鉗位晶體管的電路符號(hào)如圖 。在前面的章節(jié)中我們知道，肖特基二極管的開(kāi)啟電壓大約只有 pn結(jié)的一半。肖特基晶體管的基區(qū)中，過(guò)剩電荷大大減少了，于是儲(chǔ)存時(shí)間大大減小了 —— 在肖特基晶體管中，儲(chǔ)存時(shí)間通常為 1納秒或更小。多晶硅發(fā)射區(qū)雙極晶體管應(yīng)用在最近的一些集成電路中， SiGe基區(qū)晶體管和異質(zhì)結(jié)晶體管 HBT多用于高頻 /高速的電路中。將赭摻進(jìn)硅中，那么同純硅相比，其禁帶寬度會(huì)降低。由于赭的濃度非常小，這兩種晶體管的發(fā)射結(jié)實(shí)際上是完全一樣的。 其它的雙極晶體管結(jié)構(gòu) 其它的雙極晶體管結(jié)構(gòu) 異質(zhì)結(jié)雙極晶體管 ? 圖 /砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的橫截面圖。寬禁帶發(fā)射區(qū)摻雜濃度降低，于是結(jié)電容減小，提高了器件的速度。 ? 砷化鎵的一個(gè)缺點(diǎn)是少子壽命較小。每一種晶體管都有三個(gè)不同的摻雜區(qū)和兩個(gè) pn結(jié)。少子擴(kuò)散過(guò)基區(qū)進(jìn)入集電結(jié)空間電荷區(qū)，在那里，它們被掃入集電區(qū)。器件中主要的電流由這些少子的擴(kuò)散決定。 ? 。 ? — 穿通和雪崩擊穿。小信號(hào) hp模型應(yīng)用于晶體管處于正向有源模式，用于線性放大時(shí)。開(kāi)關(guān)特性的一個(gè)重要的參數(shù)是電荷存儲(chǔ)時(shí)間，它反映了晶體管由飽和轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂沟目炻?BC結(jié)點(diǎn)壓最大為多少滿足小注入條件？ 。（ a）畫(huà)出其能帶圖（ b）畫(huà)出器件中的電場(chǎng)（ c）晶體管處于正向有源區(qū)時(shí)重復(fù)（ a），（ b） pnp型雙極晶體管， T=300K。頻率響應(yīng)是發(fā)射結(jié)電容充電時(shí)間，基區(qū)渡越時(shí)間，集電結(jié)耗盡區(qū)渡越時(shí)間，和集電結(jié)電容充電時(shí)間的函數(shù)。 EM模型和等效電路對(duì)于晶體管的所有工作模式均適用。 ? 。發(fā)射效率考慮了從基區(qū)注入到發(fā)射區(qū)的載流子，基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)反映了載流子基區(qū)中的復(fù)合，復(fù)合系數(shù)反映了載流子在正偏發(fā)射結(jié)內(nèi)部的復(fù)合。這就是其基本的工作原理。 ? 晶體管工作于正向有源區(qū)時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。曾有過(guò)電流增益為 150的報(bào)導(dǎo)。砷化鎵中電子的遷移率大約是硅中的 5倍；于是，砷化鎵的基區(qū)渡越時(shí)間非常短。勢(shì)壘較高，因此就限制了從基區(qū)反注入發(fā)射區(qū)的空穴的數(shù)量。而基極電流是由發(fā)射結(jié)參數(shù)決定的，因此兩種晶體管的基極電流實(shí)際上是完全一樣的。我們想要的赭分布是，在靠近發(fā)射結(jié)處赭濃度最小、在靠近集電結(jié)處，赭濃度最大。如圖所示， p型基區(qū)和 n型多晶硅之間有一層非常薄的 n＋型單晶硅區(qū)。第一種結(jié)構(gòu)是多晶硅發(fā)射區(qū)雙極晶體管。在基區(qū)和集電區(qū)的集電結(jié)位置的過(guò)剩少子濃度是集電結(jié)電壓的指數(shù)函數(shù)。肖特基鉗位晶體管或者說(shuō)肖特基晶體管就是一個(gè)普通的晶體管。 大信號(hào)開(kāi)關(guān) 肖特基鉗位晶體管 ? 減小儲(chǔ)存時(shí)間，提高晶體管轉(zhuǎn)換速度的一種常用的方法是采用肖特基鉗位晶體管。 ? 在下一段時(shí)間內(nèi)，基極電流提供電荷使發(fā)射結(jié)電壓從接近截止態(tài)上升到飽和態(tài)。在這段時(shí)間內(nèi)集電極電流從零上升為它的最終值的 10％，這段時(shí)間稱為延遲時(shí)間。我們?cè)O(shè)足夠大，能將晶體管驅(qū)動(dòng)到飽和態(tài)。我們將描述在轉(zhuǎn)換過(guò)程中在晶體管內(nèi)發(fā)生的物理過(guò)程。適當(dāng)提高基區(qū)雜質(zhì)濃度梯度 ,以建立一定的基區(qū)自建電場(chǎng)。*39。B圖 GP模型等效電路 等效電路模型 GP模型 等效電路模型 GP模型 由以上兩式和愛(ài)因斯坦關(guān)系式 ；且 則有 等效電路模型 HP模型 線性電路中，晶體管工作在放大區(qū)，我們只對(duì)正弦信號(hào)感興趣，故有 HP模型 完整的 HP等效電路如右： 了解 hp模型的各個(gè)組成部分 重點(diǎn)在各參數(shù)的意義 定義 :輸出端交流短路時(shí)輸出端與輸入端的交流電流之 比為交流短路電流放大系數(shù)。 ， 改善了高電平下的伏安特性 。 * 薄基區(qū)導(dǎo)致兩個(gè)結(jié)的相互作用，流過(guò)每個(gè)結(jié)的電流都應(yīng)由兩個(gè)結(jié)上的電壓所決定。 ◆ 發(fā)射區(qū)有效寬度 取薄層 dy, IB（ y）在dy上的壓降為： dy 非理想效應(yīng) ? ? ? ? ? ? ? ?b B b B b Bebdyd V y d r I y I y J y d yLW??? ? ?據(jù)電流連續(xù)原理 ? ? ? ? ? ? ? ? dyLYJdIYIdYLYJYI ECBBEEB ???????兩邊同除以 經(jīng)整理后 得 dyWLBE? ? ? ?2210bEbkTdVJq kT vd y qkTWq??????? ? ?????? ???????????解此二階常微分方程 非理想效應(yīng) ? ? ? ? ? ?? ?1210/bEEbJk T k TV y c h yq q W k T q??????????? ????????代入 可得電流的 Y向分布， y越大 ,JE越大 ,集邊效應(yīng)越顯著 . ? ? ? ? ? ? /0 Eq v y k TEEJ y J e?◆ 發(fā)射極有效寬度：從發(fā)射極中心到邊緣處的橫向壓降為 kT／ q 所對(duì)應(yīng)的條寬 ，記為 , ◆ 有效半寬度： 2 effSeffS ? ? ? ?1210be ffbEkTWqSaJ??????????? 非理想效應(yīng) 設(shè) 處 , JE為峰值 JEP,得 E極電流平均值 effyS?? ? ? ?07 1 1 EEEP JeJJ ?? ?? ? ? ? 01 ( 0 ) 1 . 7 1 8 ( 0 )0qvKTkTqE E Ee ffJ J e d v JV S V??? ??用 JEP 表示 Seff: ? ? 12/ be ffb EPk T q wSJ????? ?????用 表示 Seff E J ? ? 12/ be ffbEk T q wSJ????????? 非理想效應(yīng) 高頻下 : ? ? 12/2 .1 7 6 bTe ffb EPk T q w fSJf????????? ? 12/1 .7 3 0 bTe ffbEk T q w fSJf???? ????◆ 發(fā)射極有效長(zhǎng)度（ Leff） （ 2μm）、窄，大電流時(shí)，其電阻不可忽略。 02mm xX ?(3) 時(shí) 39。()D n A Pq N p X q N X??正電荷密度增加 負(fù)電荷密度減