【正文】 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。 ， 考慮了外延層電荷存儲(chǔ)引起的準(zhǔn)飽和效應(yīng) 。 ?定義：電極端部至根部電位差 =kT／ q時(shí)所對應(yīng)的發(fā)射極條長度為 有效長度（ Leff） 非理想效應(yīng) 發(fā)射極有效長度 ( 所對應(yīng)的條長 ) /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 ? ：集電極開路時(shí) e,b間反向擊穿電壓 ? ：發(fā)射極開路時(shí) c,b間反向擊穿電壓 ? ：基極開路時(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 對合金管， 由基區(qū)電阻率確定 對平面管， 對外延平面管，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。 (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。 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。 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(shí)， VCB0 此時(shí) 正向有源?！弊鳛橐娮C者，肖克萊在這本筆記上鄭重地簽了名。Bipolar 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(shí)不需要外部能量源（ Source Energy）的器件。布拉頓在筆記本上這樣寫道：“電壓增益 100，功率增益 40…… 實(shí)驗(yàn)演示日期 1947年 12月 23日下午。故基極電流正比于 exp(VBE/Vt) 。 少子分布 少子分布 ? D. 基區(qū)渡越時(shí)間 BBCBB FD nBWIQ239。 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(shí)， 小注入 , xm=xm0, C結(jié)空電區(qū)邊界不動(dòng)。如果 E極條太長，其端部電流 → 0，無意義。 。c n e n c n c cdce e n e n c n ci i i i ii i i i i? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?*00 111 1 1 1bjme b d cej j j j????? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ?βd集電結(jié)勢壘輸運(yùn)系數(shù) αc集電極衰減因子 ?展開分母并略去二次冪可得 頻率上限 *0 0 01 1 1 11 ( ) 1bbjm jme b d c aeejj??? ? ????? ? ? ? ?????? ? ? ? ?1 1 1 1 1e b d ca e b d c? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?其 中021 ( 1 ) 2bjmb m ce Te c s Tcn b s leWxj r C r CmD????? ???? ??? ? ? ??????21( 1 ) 2b m ce T e c s T ca n b s lWxr C r CmD? ? ?? ? ? ?? 頻率上限 BJT電流放大系數(shù)的頻率關(guān)系 1212 2 ( 1 ) 2a b m ca e T e c s T cn b s lWxf r C r CmD?? ? ? ????? ? ? ? ??????002211aaff???????? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?α幅值與頻率的關(guān)系 α相位與頻率的關(guān)系 頻率上限 BJT電流放大系數(shù)的頻率關(guān)系 ? ? 01 39。 ? 首先考慮從截止態(tài)轉(zhuǎn)換為飽和態(tài)的情況。 大信號開關(guān) 大信號開關(guān) ? 上圖 (a)研究晶體管開關(guān)特性所用的電路。它是一個(gè)普通的 npn晶體管，并在它的基極和集電極之間連接一個(gè)肖特基二極管，如圖 。舉一個(gè)例子，如果由 ，那么過剩少子濃度就降低了 3個(gè)數(shù)量級。 其它的雙極晶體管結(jié)構(gòu) SiGe基區(qū)晶體管 ? 赭的禁帶寬（～ ）度遠(yuǎn)比硅（～ ）的小。禁帶寬度的變化將會(huì)影響集電極電流。試驗(yàn)性的基區(qū)寬度為 /砷化鎵異質(zhì)結(jié)晶體管的截止頻率為 40GHz數(shù)量級。發(fā)射區(qū)中的多子注入基區(qū)，在那里他們變?yōu)樯僮印? ? 需要考慮的幾個(gè)非理想效應(yīng)： ? ，或者說是厄爾利效應(yīng)：中性基區(qū)寬度隨集電結(jié)電壓變化而發(fā)生變化，于是集電極電流隨集電結(jié)或發(fā)射結(jié)電壓變化而變化?；鶇^(qū)為非均勻摻雜時(shí)，應(yīng)用 GP模型很方便。摻雜濃度為 NE=5?1017cm3,NB=1016cm3，NC=5?1014cm3，工作于反向有源區(qū)。 ? 雖然開關(guān)應(yīng)用涉及到電流和電壓較大的變化，但晶體管的開關(guān)特性和頻率上限直接相關(guān)。 ? ，有助于少子越過基區(qū)。 ? 晶體管的三個(gè)擴(kuò)散區(qū)有不同的少子濃度分布。 其它的雙極晶體管結(jié)構(gòu) 總結(jié) ? 有兩種類型的雙極晶體管－ npn型和 pnp型。 ? 圖 |(a)分立和集成電路中的鋁鎵砷 /砷化鎵異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（ b） n型鋁鎵砷發(fā)射區(qū) /p型砷化鎵基區(qū)形成的 pn結(jié)的能帶圖 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)砷化鎵雙極晶體管有可能成為頻率很高的器件。 ? 假設(shè)硼和赭的分布如圖 ，那么同硅基區(qū) npn型晶體管相比，赭硅基區(qū) npn型晶體管的能帶圖如圖 。第二種是鍺硅基區(qū)晶體管，第三種是異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（ HBT）。 大信號開關(guān) ? 當(dāng)晶體管進(jìn)入飽和區(qū)時(shí)，集電結(jié)變?yōu)檎?；于是肖特基二極管也變?yōu)檎?。這段時(shí)間內(nèi)，有更多的載流子注入到基區(qū)中，使得少子梯度增大從而使集電極電流增加。在，基極電流提供電荷使發(fā)射結(jié)由反偏變?yōu)檩p微正偏。 ③ 減小結(jié)面積 Ae,Ac,以減小結(jié)電容 ④ 減小集電區(qū)電阻及厚度 ,采用外延結(jié)構(gòu) ,以減小 mc csxr及 頻率上限 Tf Tf 大信號開關(guān) ? 將一個(gè)晶體管從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一個(gè)狀態(tài)強(qiáng)烈依賴于上面討論過的頻率特性。 共基極交流短路電流放大系數(shù) ceii??,11????????cbii??,11???????? 晶體管交流小信號電流增益 共射級交流短路電流放大系數(shù) ； 交流小信號電流傳輸 頻率上限 ； BJT的交流特性分析 實(shí)用中，直流偏壓上面加交流小信號 ?.均勻基區(qū)晶體管 （ npn） ne ne 頻率上限 ?緩變基區(qū)晶體管 頻率上限 1e e TeerC? ???◆ 發(fā)射結(jié)延遲時(shí)間 e n e p e c Tei i i i? ? ??發(fā)射極電流 延時(shí)因子 ◆ 發(fā)射效率及發(fā)射結(jié)延遲時(shí)間 頻率上限 ◆ 基區(qū)輸運(yùn)系數(shù)及基區(qū)渡越時(shí)間 ? ? nbbbb DmW 2112???? ???均勻基區(qū)晶體管 ?對緩變基區(qū) (基區(qū)雜質(zhì)指數(shù)分布 ) ? ?2220. .2 0. 09 8 .9 4 11( 1 ) ,( 1 )nb bbbb b nbm P eDWmW m D?? ? ? ???????? ? ? ? ?? ? ?