【正文】 少 非理想效應(yīng) ? ?22 00 ()Dxdq Npdx??? ? ? ?? ? ? ? ?? ?39。 ,1 ? BSN代入 得到 R□ b 低頻共基極電流增益 B. 基區(qū)輸運系數(shù)（ npn管） ( ) ( )() bWnbbb xn b bJn x N x d xq D N x??? ? 得基區(qū)任意摻雜之 0 ()bWb b bQ A qn x dx? ??? ?* 1 rneII? ?? rI*?* 20111 1 ( )()bbWWbbxn b n e n b bQ N x d x d xI L N x? ? ??? ? ? ? ????? ??nbbrQI??基區(qū)電荷 其中 為基區(qū)復(fù)合電流 低頻共基極電流增益 ? 對 均勻基區(qū) 常數(shù) 代入上式得 ? 對 線性基區(qū) 代入（ 260）得 ? 對 指數(shù)分布 (0)bbNN?? 2* 21 2 bnbWL? ??(0) bbb bWxNN W?? 2* 21 4 bnbWL? ??(0) bxWbbN N e ??? 2*21 bnbWL? ??? 低頻共基極電流增益 C. 電流放大系數(shù) 22*10 ( 1 ) ( 1 ) 1e b e bb n b b n bR W R WR L R L? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?221(1 )ebb nbRWRL????2201 ebb nbRWRL????211 ( 1 )e ? ????? ? ? *? ? ?? ? ? ? ? 低頻共基極電流增益 非理想效應(yīng) ? 基區(qū)有效寬度隨集電結(jié)偏壓而變化的現(xiàn)象稱為基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)（厄爾利效應(yīng)） 基區(qū)寬變效應(yīng) 厄爾利電壓 反映了基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)對電流放大系數(shù)的影響 EAV對均勻基區(qū) NPN晶體管 對非均勻基區(qū)晶體管，集電結(jié)為線性緩變結(jié) 39。圖 215給出了一個實際外延平面晶體管在不同工作電壓下雜質(zhì)分布及電場分布的計算結(jié)果。 39。 雙極型晶體管的工作原理 晶體管電流的簡化表達式 集電極電流： 假定：基區(qū)電子線性分布 集電極電流為擴散電流 結(jié)論 ：集電極電流由基極和發(fā)射極之間的電壓控制，這就是晶體管的工作原理 發(fā)射極電流： 一是由從發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的電子電流形成的（ iE1）；二是由基區(qū)的多子空穴越過 BE結(jié)注入到發(fā)射區(qū)（ iE2） ,它也是正偏電流，表達形式同 iE1 雙極型晶體管的工作原理 晶體管電流的簡化表達式 基極電流 : 一是 iE2， 該電流正比于 exp(VBE/Vt) ，記為 iBa；另一是基區(qū)多子空穴的復(fù)合流 iBb,依賴于少子電子的數(shù)量，也正比于 exp(VBE/Vt) 。 1948年 7月 1日，美國 《 紐約時報 》 只用了 8個句子的篇幅，簡短地公開了貝爾實驗室發(fā)明晶體管的消息。電流表的指示清晰地顯示出，他們得到了一個有放大作用的新電子器件！布拉頓和巴丁興奮地大喊大叫起來。 ? 有源器件（ Active Device） ： 工作時需要外部能量源的器件，該器件至少有一個輸出，并且是輸入信號的一個函數(shù)。電阻、電容、電感、二極管。 ? 獲得了 1956年若貝爾物理學(xué)獎金 第一支晶體管表面積 2cm2，相當(dāng)于現(xiàn)在十億個晶體管 晶體管的誕生 ? 1947年的圣誕前某一天，貝爾實驗室中，布拉頓平穩(wěn)地用刀片在三角形金箔上劃了一道細痕，恰到好處地將頂角一分為二，分別接上導(dǎo)線，隨即準確地壓進鍺晶體表面的選定部位。 ? 1948年，肖克萊發(fā)明了“結(jié)型晶體管 ”。 ? N=NSeexp(x2/Le2)Nsbexp(x2/Lb2)+NC ? Le2=4Dete,De 磷擴散系數(shù)， te擴散時間 ? Lb2=4Dbtb,Db 硼擴散系數(shù)， tb擴散時間 ? NSe磷表面濃度， NSb硼表面濃度 集成電路中的常規(guī) npn管 雙極型晶體管的工作原理 雙極型晶體管的工作原理 氧化物隔離的 npn管橫截面圖 雙極型晶體管的工作原理 基本工作原理 發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)的典型摻雜濃度為 1019， 1017， 1015 cm3 BJT是非對稱器件 基本工作原理 雙極型晶體管的工作原理 希望盡可能多的電子能到達集電區(qū)而不和基區(qū)中的多子空穴復(fù)合 基本工作原理 偏置在正向有源模式下的 npn的少子分布圖 雙極型晶體管的工作原理 晶體管電流的簡化表達式 理想情況，由于沒有復(fù)合，少子濃度線性。 ? IC增大， VR增大， VCB減小， C結(jié)零偏 準飽和 ， C結(jié)反偏 飽和 飽和時集電極電流不受控于 VBE！ 雙極型晶體管的工作原理 雙極型晶體管的工作原理 雙極晶體管放大電路 雙極晶體管和其他元件相連， 可以實現(xiàn)電壓放大和電流放大 少子分布 ? 對于正向有源工作 npn器件，如何計算電流？ ? 晶體管電流 少子擴散電流 少子分布？ ? 本書重要符號 : ? NE,NB,NC 發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)的摻雜濃度 ? xE,XB,xC 電中性發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)的寬度 ? DE,DB,DC 發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)的少子擴散系數(shù) ? LE,LB,LC 發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)的少子擴散長度 ? Pe0 發(fā)射區(qū)熱平衡少子空穴濃度 ? Nb0 基區(qū)熱平衡少子電子濃度 ? Pc0 集電區(qū)熱平衡少子空穴濃度 正向有源模式 少子分布 一 均勻基區(qū)晶體管（以 npn為例） 假設(shè)： （采用一維理想模型） ? e,b,c三個區(qū)均勻摻雜， e,c結(jié)突變 ? e,c結(jié)為平行平面結(jié)，其面積相同，電流垂直結(jié)平面 ? 外電壓全降在空電區(qū)，勢壘區(qū)外無電場，故無漂移電流 ? e,c區(qū)長度＞＞少子 L，少子濃度為指數(shù)分布（隨 x） ? Xm＜＜少子 L，忽略勢壘復(fù)合及產(chǎn)生 ? 滿足小注入條件 ? 不考慮基區(qū)表面復(fù)合 少子分布 少子分布 1. 基區(qū)電子（少子）濃度分布 解 當(dāng) 時，式 , 0 ,b n b c cW L V V KT q? ? ? ? ?? ? 0 1BEqVkTbbBxn x n ex??? ? ?????? ? ? ?2 002 0() 0b b b bBBd n x n n x nDdx ????? 少子分布 ? ? ? ? ? ? ? ?39。 ?對不同 η (η=0為均勻基區(qū)）做基區(qū)電子歸一化濃度分布曲線如圖 由圖可見：當(dāng) η較大時，隨著 ?基區(qū)雜質(zhì)指數(shù)分布 其中 為 電場因子 → 少子分布 ()1()()eeed N xkTExq N x d x? ? ? ?( ) ( )()expeee Wp e eJp x N x d xq D N x ?? ? 發(fā)射區(qū)自建電場與基區(qū)處理類似 ? 有 B. 發(fā)射區(qū)空穴分布 對一般平面管，發(fā)射區(qū)有雜質(zhì)梯度 ? ? ? ? ? ????? 00 00eebW eepepekTqVee dxxNNqDJepp 少子分布 C. 集電區(qū)雜質(zhì)是均勻分布的，其中少子分布與均勻基區(qū)晶體管相同。 22xNnnxN DEieiDE ?)e xp(22 KTEgnn iie ?? 少子分布 低頻共基極電流增益 有用的因素 低頻共基極電流增益 有用的因素 低頻共基極電流增益 有用的因素 定義 低頻共基極電流增益 有用的因素 一、晶體管的三種連接方式及電流放大系數(shù) 低頻共基極電流增益 電流增益的數(shù)學(xué)表達式 (a) 共基極接法 α＜ 1 并接近 1(一般為 ~) 晶體管中的復(fù)合作用是不可避免的 故： α＜ 1說明共基接法無電流放大作用，但有電壓 (功率 )放大作用 nc ne eI I I??輸入 輸出 電壓 V 功率 P eErIeErI2LCRILCRI2????????????? )0( )()0(*000 nB BnBNEnBEC I WIIIII ??? 低頻共基極電流增益 （ b）共發(fā)射極接法 共發(fā)射極短路電流放大系數(shù) 0000 111 ????????? BCII 0?? 遠大于 1，一般在 20~200之間 低頻共基極電流增益 （ c）共集電極接法 電流放大系數(shù)間的關(guān)系 以及 000000,11??????????,11?????????? 低頻共基極電流增益 二、均勻基區(qū)晶體管的直流電流增益 ? 發(fā)射效率（注入效率） ? 基區(qū)輸運系數(shù) 1 1 11 11ne ne e b ee ne pe pe neb pe bJJWRJ J J J JLR? ??? ? ? ? ?????? ?? ?22*2110 nbbnerne rnenb bnbnenc LWIIIIIJWJJJ ???????? 低頻共基極電流增益 ? 直流電流增益 ? 忽略二階小量 ? 由 得 2*0 21 121beb n