【正文】 有關(guān)定義均以發(fā)射極寬度等于有效寬度為前提。 Seff稱為有效半寬度 。 ? 這種效應(yīng)是由于基區(qū)體電阻的存在引起橫向壓降所造成的 ， 又稱之為 基極電阻自偏壓效應(yīng) 。cJcrcr JJ ?39。 ? 由于 的變化 ， 改變了空間電荷區(qū)電場(chǎng)和電荷分布 ， 出現(xiàn)有效基區(qū)擴(kuò)展 ， 本質(zhì)上都是集電結(jié)空間電荷區(qū)總電荷在一定的集電結(jié)偏壓作用下恒定的限制所造成的 ， 故也稱集電結(jié)空間電荷區(qū)電荷限制效應(yīng) 。ccDccbbccDccci bci bccTccci bcrWVVJNqWWWWVVJNqWWWWVJWJJ???+???????????時(shí)，感應(yīng)基區(qū)寬度為當(dāng)48 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 小結(jié) ? 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng)是大電流 （ 密度 ） 下造成晶體管電流放大系數(shù)下降的重要原因之一 。39。 ? 外加電壓不變 ， 電場(chǎng)分布曲線包圍面積不變 ， E(x)曲線包圍區(qū)域隨 Jc增大而變窄 、 增高 ， 直至達(dá)到強(qiáng)場(chǎng) ， n才可以大于 Nc， v=vsl。DslcDslcrcbb NqvJNqvJWWW???+?42 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 強(qiáng)場(chǎng)情況 ? 緩變基區(qū)晶體管集電結(jié)空間電荷區(qū)主要向集電區(qū)側(cè)擴(kuò)展 ? 大量載流子流過電荷區(qū) ， 改變其中電荷密度 ? 強(qiáng)場(chǎng)時(shí) ， 載流子達(dá)到極限漂移速度 ， 電流增大 ， 載流子濃度增大 ? Jc=Jcr=qNDvsl時(shí) ， 載流子電荷恰好中和集電區(qū)電荷 ， 正負(fù)電荷分布在集電區(qū)兩側(cè) ? Jc=Jcr39。 41 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 強(qiáng)場(chǎng)情況 （ 437） （ 438） （ 439） ])( 2[ 20c i bcTcDslc WWqVNqvJ?+???])(1[])(1[2139。 xJJqNxEcrcrD )1()(39。時(shí) ， 發(fā)生基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 。 35 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 圖 47 緩變基區(qū)晶體管 cb結(jié)空間電荷區(qū)電場(chǎng)分布 圖 45 均勻基區(qū)晶體管的有效基區(qū)擴(kuò)展 P+ n 0 xp xn Xn” Wb Wb’ Wcib E 36 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 由于 電流密度 與載流子 濃度 、 載流子漂移 速度 成正比 ，半導(dǎo)體中載流子 遷移率 （ 漂移速度 ） 又隨 電場(chǎng)強(qiáng)度 而變化 ， 所以 ， 不同電場(chǎng)強(qiáng)度下 ， 同樣的電流密度可有不同的載流子濃度 ， 對(duì)空間電荷的補(bǔ)償作用及規(guī)律也不同 。 當(dāng)大量載流子 —— 電子穿過集電結(jié)空間電荷區(qū)時(shí) ， 引起另一種類型的有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 。nn xx ?])1(1[)1(1[])1(1[])1(1[21021039。n0022??+???? xxpNqdxd D??????)()()()(000000cDpnnpxxxslcxDxVVdE d xxExdExdxqvJNqdxdxdExpnmmmmm???????????+???????????????????? 30 21210 )1(])(2[ ?+???crcDcDm JJqNVVx ?? 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) （ 426） 右邊： （ 427） 得到： （ 429） 令： （ 428） xm0 )2()(20mslcDxqvJNq ??+??20)1(2 mDslcDcD xNqvJqNVV +????Dslcr NqvJ ? 31 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) （ 429a） 圖 46 基區(qū)寬度隨電流的變化 210210 )1()1(?? +??+??Dmcrcmm NpxJJxx? 當(dāng) pND時(shí)，即小注入情況， xm≈xm0，集電結(jié)空間電荷區(qū)邊界不動(dòng)。 ? 所對(duì)應(yīng)的最大電流稱為 空間電荷限制效應(yīng)限制的最大集電極電流 。 注入載流子以及為維持電中性而增加的多子使得基區(qū)電阻率顯著下降 ，并且電阻 （ 導(dǎo) ） 率隨注入水平變化 ， 稱為基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) 由于基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，相當(dāng)于基區(qū)摻雜濃度增大，穿過發(fā)射結(jié)的空穴電流分量增大，使 g降。 ?在大電流下， b0隨 Ic增加而迅速減小，限制了晶體管最大工作電流。bnbebnepebbebbpebbepebbeNqDAWILWNnNLWLW???????g +?+?+?+?69)(2 221 22200 nbebSnbbkTqVinbbbmpebbeDAWSALWenLpWxLW eb +++? ???b由于基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) ， 相當(dāng)于基區(qū)摻雜濃度增大 ， 穿過發(fā)射結(jié)的空穴電流分量增大 ， 使 g降 。bpebbepebbeNnLWLW ????? +?nbbbe nqWAI??2)0(Vb ? 20 基區(qū)大注入效應(yīng)對(duì)電流放大系數(shù)的影響 （ 416） （ 41） 第四項(xiàng)：基區(qū)表面復(fù)合項(xiàng) ， 表示基區(qū)表面復(fù)合電流與發(fā)射極電子電流之比 。nNNnNqnNpNpbbbbnbbbbb???????+??+?+?+? ，基區(qū)電阻率大注入下，18 基區(qū)大注入效應(yīng)對(duì)電流放大系數(shù)的影響 發(fā)射效率項(xiàng) 勢(shì)壘復(fù)合項(xiàng) 基區(qū)輸運(yùn)（體復(fù)合）項(xiàng) 表面復(fù)合項(xiàng) 69)(2 221 22200 nbebSnbbkTqVinbbbmpebbeDAWSALWenLpWxLW eb +++? ???b 19 基區(qū)大注入效應(yīng)對(duì)電流放大系數(shù)的影響 表示發(fā)射結(jié)勢(shì)壘復(fù)合的第二項(xiàng)在大注入下可以忽略 ， 故只需討論其余三項(xiàng)在大注入下如何變化 。 故，特大注入時(shí)，只有大注入自建電場(chǎng)起作用，而且其作用的極限是使基區(qū)少子分布梯度相當(dāng)于小注入時(shí)的一半。可以說 ， 在大注入情況下 ， 大注入自建電場(chǎng) 取代 （ 掩蓋 ） 了由于雜質(zhì)分布不均勻所形成的電場(chǎng) （ 緩變基區(qū)自建電場(chǎng) ） 。 9 a圖以電場(chǎng)因子 h為參量，同圖 213； b圖以 d即 Jne為 qDnbNb(0)/Wb的倍數(shù)為參量，表示注入水平（在 h?8時(shí)） 。 這個(gè)過程比較復(fù)雜，書中給出簡(jiǎn)單近似分析。 為了衡量晶體管電流放大系數(shù)在大電流下的下降程度 ，特定義 :共發(fā)射極直流短路電流放大系數(shù) b0下降到最大值b0M的一半 (即 bo／ boM＝ )時(shí)所對(duì)應(yīng)的集電極電流為集電極最大工作電流 ， 記為 ICM 5 基區(qū)大注入效應(yīng)對(duì)電流放大系數(shù)的影響 b隨 IC的增加而下降：發(fā)射效率 g、 基區(qū)輸運(yùn) b*、（ 勢(shì)壘、表面）復(fù)合 基區(qū)大注入效應(yīng) 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 均勻基區(qū)，緩變基區(qū)（強(qiáng)場(chǎng)、弱場(chǎng)） 6 基區(qū)大注入效應(yīng)對(duì)電流放大系數(shù)的影響 （以 npn管為例） 大注入時(shí)，大注入自建電場(chǎng)作用下通過 n+p結(jié)的電子電流密度為： 對(duì)于均勻基區(qū)晶體管 （ 148） pxxpppppn dxxdnxpxnqDJ?+?)(])()(1[)0()()()0()()()(00bbpppppbpppppppnNxppxpnxnxnnxn?????+?+???+?nbbbbp LWWndxxdn ??? 因?yàn)? )0()(7 （ 41） （ 42） 與第二章小注入情況相比： 由于大注入自建電場(chǎng)的漂移作用， 同樣的注入邊界濃度下 Dnb2Dnb， JnE增大一倍； 同樣的 JnE， 邊界濃度及梯度只需一半。1 第四章 雙極型晶體管的功率特性 1 PN結(jié) 2 直流特性 3 頻率特性 4 功率特性 5 開關(guān)特性 （ 6， 7結(jié)型和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管） 8 噪聲特性 大電流(大注入 ) 高電壓 (擊穿 ) 大功率 集電極最大允許工作電流ICM 基區(qū)大注入效應(yīng)對(duì)電流放大系數(shù)的影響 (基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制 ) 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) 發(fā)射極單位周長(zhǎng)電流容量 線電流密度 晶體管最大耗散功率 PCM 2 1 PN結(jié) 2 npn管直流特性 3 頻率特性 4 功率特性 5 開關(guān)特性 6， 7結(jié)型和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管 8 噪聲特性 3 ?晶體管的輸出功率受： 集電極最大電流 ICM 最大耗散功率 PCM 二次擊穿特性 （臨界功率） 最高耐壓 BVcbo、 BVceo 的限制。 ?晶體管的電流放大系數(shù)主要決定于 g和 b*， 分析大電流下哪些特殊效應(yīng)使 g和 b*發(fā)生哪些變化。 在大注入情況下 ， 注入的大量非平衡少子將改變這個(gè)電場(chǎng) 。 僅僅是數(shù)學(xué)形式上得到的推論。 因此 ， 不同電場(chǎng)因子的緩變基區(qū)在大注入下有相同的電子濃度分布 。 第二項(xiàng)是大注入自建電場(chǎng)分量，隨 注入水平提高 (nb增大，梯度增大 )而增大 （并在 nbNB時(shí)趨于常數(shù)） 。 14 15 16 )0()()()0()()()(00bbpppppbpppppppnNxppxpnxnxnnxn?????+?+???+???????????????????bppbppBbbppbppBb NxpNxnNnNxpNxnNn11)(10)(10)0( 2)()()0( 時(shí)；時(shí)17 注入載流子以及為維持電中性而增加的多子使得基區(qū)電阻率顯著下降 ， 并且電阻 （ 導(dǎo) ） 率隨注入水平變化 ， 稱為 基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) 基區(qū)大注入效應(yīng)對(duì)電流放大系數(shù)的影響 2. 基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) 可見，非平衡少子濃度的變化引起基區(qū)電阻率的變化（調(diào)制） 實(shí)際上 ， 引起電阻率變化的因素包括高濃度的非平衡少子 ， 但作為基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)影響電流放大系數(shù) （ 發(fā)射效率 ） 的是基區(qū)多子 —— 空穴 1 2 )(4 1 bpbb Nq ?? ?為小注入下，基區(qū)電阻率1 3 )(4 )(1 39。 若基區(qū)電子壽命為 ?nb， 則 （ 415） )1(39。 都很大 （ 419） （ 418） ])0(2)0([])0(21)0(1[2])0(1[122bbbbnbebSbbbbnbbbbpebbenNnNDAWSANnNnLWNnLW???????b+++++++?nbebSnbbbnbebnepebbeDAWSALWNqDAWILW24)21(122+++? ??b（ 420） ]2[11111139?；鶇^(qū)渡越時(shí)間都趨于 Wb2/4Dnb bbnbne W