【正文】 大注入時(shí)，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 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。 ,1 ? BSN代入 得到 R□ b 低頻共基極電流增益 B. 基區(qū)輸運(yùn)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(duì) 均勻基區(qū) 常數(shù) 代入上式得 ? 對(duì) 線性基區(qū) 代入（ 260）得 ? 對(duì) 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(duì)電流放大系數(shù)的影響 EAV對(duì)均勻基區(qū) NPN晶體管 對(duì)非均勻基區(qū)晶體管，集電結(jié)為線性緩變結(jié) 39。 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。圖 215給出了一個(gè)實(shí)際外延平面晶體管在不同工作電壓下雜質(zhì)分布及電場(chǎng)分布的計(jì)算結(jié)果。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(shì)壘區(qū)外無(wú)電場(chǎng)，只考慮擴(kuò)散電流） ? 基區(qū)電子擴(kuò)散電流 令 X=0，得 通過(guò)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(shì)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(chǎng) 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(yùn)方程開(kāi)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(kuò)散電流增加，漂移電流減少，但二者之和不變。 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。 雙極型晶體管的工作原理 晶體管電流的簡(jiǎn)化表達(dá)式 集電極電流： 假定：基區(qū)電子線性分布 集電極電流為擴(kuò)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(guò) BE結(jié)注入到發(fā)射區(qū)（ iE2） ,它也是正偏電流，表達(dá)形式同 iE1 雙極型晶體管的工作原理 晶體管電流的簡(jiǎn)化表達(dá)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) 。電子計(jì)算機(jī)終于就要大步跨進(jìn)第二代的門檻！ ? 1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室使用 800支晶體管組裝成功人類有史以來(lái)第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī) 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(kuò)散 —擴(kuò)散晶體管 ? 緩變基區(qū)：擴(kuò)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(kuò)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(kuò)散形成高斯分布。 1948年 7月 1日，美國(guó) 《 紐約時(shí)報(bào) 》 只用了 8個(gè)句子的篇幅，簡(jiǎn)短地公開(kāi)了貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明晶體管的消息?！弊鳛橐?jiàn)證者，肖克萊在這本筆記上鄭重地簽了名。電流表的指示清晰地顯示出，他們得到了一個(gè)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(lái)。Shockley）和 布拉頓和巴丁 在著名的貝爾實(shí)驗(yàn)室向人們展示了第一個(gè)半導(dǎo)體電子增幅器，即最初的晶體管 。 ? 有源器件（ Active Device） ： 工作時(shí)需要外部能量源的器件，該器件至少有一個(gè)輸出，并且是輸入信號(hào)的一個(gè)函數(shù)。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 ?