【正文】 ?nb， 則 （ 415） )1(39。 將式 (2— 66)與式 (4— 1)相比 ，即可得到大注入下基區(qū)表面復(fù)合項(xiàng) 。 都很大 （ 419） （ 418） ])0(2)0([])0(21)0(1[2])0(1[122bbbbnbebSbbbbnbbbbpebbenNnNDAWSANnNnLWNnLW???????b+++++++?nbebSnbbbnbebnepebbeDAWSALWNqDAWILW24)21(122+++? ??b（ 420） ]2[11111139。 第二項(xiàng) 、 第三項(xiàng)表明 ， 由于大注入下基區(qū)電子擴(kuò)散系數(shù)增大一倍 ， 可視為電子穿越基區(qū)的時(shí)間縮短一半 ， 復(fù)合幾率下降 ， 所以使體內(nèi)復(fù)合和表面復(fù)合均較小注入時(shí)減少一半 。基區(qū)渡越時(shí)間都趨于 Wb2/4Dnb bbnbne WNqDJ )0(24 集電極最大允許工作電流 ICM ?晶體管電流放大系數(shù)與集電極電流的關(guān)系。 ?晶體管的電流放大系數(shù)主要決定于 g和 b*。 由于大注入下擴(kuò)散、漂移各半，電子濃度梯度只為小注入時(shí)的一半時(shí)即可維持與小注入下 相當(dāng)?shù)碾娏髦?。 由于大注入下基區(qū)電子擴(kuò)散系數(shù)增大一倍，可視為電子穿越基區(qū)的時(shí)間縮短一半，復(fù)合幾率下降，所以使體內(nèi)復(fù)合和表面復(fù)合均較小注入時(shí)減少一半。 ? 因系大電流下集電結(jié)空間電荷分布情況發(fā)生變化而造成的 b下降 (以及 fT下降 )， 因此又稱(chēng)為 集電結(jié)空間電荷區(qū)電荷限制效應(yīng) 。 ? 由于合金管與平面管集電結(jié)兩側(cè)摻雜情況不同 ， 空間電荷區(qū)內(nèi)的電荷分布及改變規(guī)律不同 ， 受電流變化的影響也不同 。 29 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) slcslpecqvJpq p vJJ???? （ 423） （ 424） （ 425） 左邊： （ 422） )0( )()0( 39。 ? 當(dāng) pND時(shí)，即特大注入情況，xm→0 ， 有效基區(qū)寬度擴(kuò)展到 cb結(jié)冶金結(jié)處。 39。210210????+?+?+?+?+??+??DmbcrcmbbDmcrcmci bNpxWJJxWWNpxJJxW210 ])()(2[DADDAmDAAn NNqNVVNxNNNx+??+???33 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 則 ( )( ) 2139。 )1( ?+?Dnn Npxx（ 429a） 210210 )1()1( ?? +??+??Dmcrcmm NpxJJxx34 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 對(duì)于 平面管 （ 以 n+pnn+為例 ） ， 其基區(qū)雜質(zhì)濃度高于集電區(qū) ， 集電結(jié)空間電荷區(qū)主要向集電區(qū)一側(cè)擴(kuò)展 。 由于 電子的流入 ， 引起負(fù)空間電荷區(qū) （ 基區(qū)側(cè) ）電荷密度增加 ， 正空間電荷區(qū) （ 集電區(qū)側(cè) ） 電荷密度減小 。 當(dāng)電流密度很大時(shí) ， 載流子 —— 電子的濃度達(dá)到以至超過(guò)原正空間電荷密度 ， 使原正空間電荷區(qū)變成中性區(qū)以至負(fù)電荷區(qū) ， 正負(fù)電荷區(qū)邊界改變 ， 發(fā)生有效基區(qū)擴(kuò)展 。 緩變基區(qū)晶體管的有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng)分 強(qiáng)場(chǎng) 和 弱場(chǎng) 兩種情況： 在強(qiáng)場(chǎng)中 ， 載流子以極限漂移速度運(yùn)動(dòng) ， 電流的增大依靠載流子濃度的增大； 在弱場(chǎng)中 ， 電流的增大依靠載流子漂移速度的增大（ 電場(chǎng)有限地增大 ） ， 載流子濃度可以不變 。時(shí) ， E(0)=0； Jcr 39。 40 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 強(qiáng)場(chǎng)情況 （ 435） （ 436） （ 436a） 因 JcJcr39。被 稱(chēng)為平面管強(qiáng)場(chǎng)下有效基區(qū)擴(kuò)展的 臨界電流密度 。0?? ??]21[])(21[ 202039。cTcDslcr qWVNqvJ ??+?0~Wc內(nèi)積分， VDVc為集電結(jié)上電壓。2139。39。時(shí) ， E(0)=0； Jcr39。 而 若 |E(x)|增大 ， 則 n減小 ， 這將使 |E(x) |減小 所以 ， 當(dāng) n=Nc時(shí) ， 弱場(chǎng)下 ， 電場(chǎng)區(qū)將保持 n=Nc， 而dE/dx=0 EqJqvJn cc0??? 46 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 弱場(chǎng)情況 ? 有多余部分 n積累在電場(chǎng)區(qū)邊界做為負(fù)電荷層以維持電場(chǎng) ， 弱場(chǎng)中只允許 n=Nc的電子流過(guò) 。 47 cccccTcccTcnncrcTcccrccWVWVNWVqnqvJWVEJJJ??? ????????0039。039。0 時(shí)， 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 弱場(chǎng)情況 )](1[ )](1[ )( 039。39。 根據(jù)晶體管結(jié)構(gòu)和工作條件 ， 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng)分三種類(lèi)型 ， 有各自的擴(kuò)展規(guī)律 、 機(jī)制和臨界電流密度 。 ： 時(shí) ， 開(kāi)始擴(kuò)展 。 Dslcrc NqvJJ ?? )211(0 ?? mc ib xW])(1[ 239。39。crcr JJ ?39。49 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) 50 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) ? 實(shí)際晶體管中 ， 基極電流平行于結(jié)平面流動(dòng) ? 基極電流在狹長(zhǎng)的基極電阻上產(chǎn)生平行于結(jié)平面方向的橫向壓降 ? 大電流下 ， 橫向壓降也很大 ， 明顯改變 eb結(jié)各處實(shí)際電壓 ， 導(dǎo)致各處實(shí)際注入電流的懸殊差異 ? 電流大部分集中在發(fā)射區(qū)邊界 ， 使發(fā)射區(qū)面積不能充分利用 ? 電流的局部集中使得在小電流下局部也有較大的電流密度 ， 從而引起局部的 “ 大注入 ” 效應(yīng)和有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 51 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) 1. 發(fā)射極電流分布 2. 發(fā)射區(qū)有效寬度 3. 發(fā)射極有效長(zhǎng)度 4. 基極電阻的變化 ? 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) ? 發(fā)射區(qū)有效 （ 半 ） 寬度 ? 發(fā)射極有效長(zhǎng)度 ? 發(fā)射極峰值電流密度 ? 發(fā)射極平均電流密度 概念 定義 計(jì)算 52 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) （ 137） ? 由于 pn 結(jié)電流與結(jié)電壓的指數(shù)關(guān)系 ， 發(fā)射結(jié)偏壓越高 ， 發(fā)射極邊緣處的電流較中間部位的電流越大 ， 這種現(xiàn)象稱(chēng)為 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) 。 kTqVeII 0?ekTqVkTqkTVqe IeeeIeIIebeb 110(039。 ? 為充分利用發(fā)射區(qū)面積 ， 限制集邊效應(yīng) ， 特規(guī)定：發(fā)射極中心到邊緣處的橫向壓降為 kT/q時(shí)所對(duì)應(yīng)的發(fā)射極條寬為發(fā)射極有效寬度 ， 記為 2Seff。 55 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) 56 dyyJyIWL dyyIdrydV BbBbebBb ??????? )()()()( ?? 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) （ 444） （ 445） ( ) ( ) ( ) ( )bEbCEBWyJWyJyJdydJ ????? 1rb的自偏壓 dyLyJdIyIdyLyJyI ecBBeEB ?++??+ )()()()(57 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) ( ) ( ) ( ) ( ) kTyqVEkTyqVEE eJeJyJ E 00 ?? （ 446） 0 E區(qū) V Y V(Y) VE(y) V(y)—— 沿 Y方向的電勢(shì)分布 VE(y)—— 沿 Y方向 eb結(jié)上電壓分布 ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )? ? ( ) ( ) kTyqVEkTyVVqEkTyqVEEkTqVEEeJeJeJyJeJJEEE0000000????+ 58 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )( ) ( )( )( )( )??????+??????????+????kTyqVJWeJWkTyqVJWeJWdyyVdEbbkTyqVEbbEEbbkTyqVEbb E10101 1110022????????（ 447） 邊界條件： ( ) ( ) 0 。 0 0S 0ef f 時(shí)，時(shí)，的定義：根據(jù)( ) ( )21]01[Ebbe f f JqkTWS?? ??（ 449） 可代替 JE(0)計(jì)算 Seff， 意義更明顯，運(yùn)用更方便。 當(dāng)發(fā)射極寬度大于有效寬度時(shí) ， 可認(rèn)為中心附近區(qū)域 （ Seff之外區(qū)域 )對(duì)器件工作不起作用 ， 或沒(méi)有電流 （ 實(shí)際很小 ） 。 61 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) ? 定義： 沿極條長(zhǎng)度方向 ， 電極端部至根部之間壓降為 kT/q時(shí)所對(duì)應(yīng)的發(fā)射極長(zhǎng)度稱(chēng)為發(fā)射極有效長(zhǎng)度 ? 作用：類(lèi)似于基極電阻自偏壓效應(yīng) ， 但沿 Z方向 ，作用在結(jié)的發(fā)射區(qū)側(cè) ? 計(jì)算：與基極電阻相同求法求出發(fā)射極條等效電阻后 ,按定義求出 。 由于集邊效應(yīng) ， 使得與 Ie復(fù)合的基極電流也不再線性減小 ? 大注入效應(yīng)所引起的基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使基區(qū)電阻大為減小 ? 有效基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng)也使基區(qū)電阻減小 總之 ， 大電流下 ， 基極電阻會(huì)大為減小 。 63 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) 小結(jié) 1. 發(fā)射極電流分布 2. 發(fā)射區(qū)有效寬度 3. 發(fā)射極有效長(zhǎng)度 4. 基極電阻的變化 ? 發(fā)射極電流集邊效應(yīng) ? 發(fā)射區(qū)有效 （ 半 ） 寬度 ? 發(fā)射極有效長(zhǎng)度 ? 發(fā)射極峰值電流密度 ? 發(fā)射極平均電流密度 概念 定義 計(jì)算 ? 為充分利用發(fā)射區(qū)面積 ， 限制集邊效應(yīng) ， 特規(guī)定： 發(fā)射極中心到邊緣處的橫向壓降為kT/q時(shí)所對(duì)應(yīng)的發(fā)射極條寬為發(fā)射極有效寬度 ， 記為 2Seff。 ? 大電流下 ， 計(jì)算基極電阻時(shí) ， 發(fā)射極電流均勻分布的假設(shè)不再成立 。 但一般難于計(jì)算 ， 可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得 。 為此 ， 特定義單位發(fā)射極周長(zhǎng)上的電流為 線電流密度 ： e f fCMe f fe f fCMECMC M L SJSAILIJ ????65 發(fā)射極單位周長(zhǎng)電流容量 —— 線電流密度 ? 上式中 JCM為保證不發(fā)生 基區(qū)擴(kuò)展效應(yīng) 或 基區(qū)大注入效應(yīng) 的最大 (面 )電流密度 。 一般說(shuō)來(lái) ， 合金型晶體管基區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于集電區(qū)雜質(zhì)濃度 ， 容易發(fā)生基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) 。 66 發(fā)射極單位周長(zhǎng)電流容量 —— 線電流密度 ? 按 基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) 計(jì)算 ， 定義：注入到基區(qū) eb結(jié)側(cè)邊界少子濃度達(dá)到基區(qū)雜質(zhì)濃度時(shí)所對(duì)應(yīng)的發(fā)射極電流密度為受基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)限制的最大發(fā)射極電流密度 。 對(duì)于均勻基區(qū)管： 對(duì)于緩變基區(qū)管： 強(qiáng)場(chǎng) 弱場(chǎng) 圖 46 基區(qū)寬度隨電流的變化 BslcrCM NqvJJ ??CslcrCMcTcCslcrCMNqvJJqWVNqvJJ??+??39。 ]2[ ??cTcCncrCM WVNqJJ039。 ???68