微电子器件(3-1)

1、 PN 结正向电流的来源是多子，所以正向电流很大结正向电流的来源是多子，所以正向电流很大 ；反向；反向电流的来源是少子，所以反向电流很小。电流的来源是少子，所以反向电流很小。 如果能用其他方法给反偏如果能用其他方法给反偏 PN 结提供大量少子，就能提高结提供大量少子，就能提高反偏反偏 PN 结的电流。结的电流。 给反偏给反偏 PN 结提供少子的方法之一是在其附近制作一个正偏结提供少子的方法之一是在其附近制作一个正偏 PN 结，使正偏结，使正偏 PN 结注入的少子来不及复合就被反偏结注入的少子来不及复合就被反偏 PN 结收集结收集而形成很大的反向电流。反向电流的大小取决于其附近正偏而形成很大的反

2、向电流。反向电流的大小取决于其附近正偏 PN 结偏压的大小。结偏压的大小。由此发明的双极结型晶体管获得由此发明的双极结型晶体管获得了诺贝尔物理奖。了诺贝尔物理奖。NPP 双极结型晶体管双极结型晶体管 ( Bipolar Junction Transistor ) 简称为双极简称为双极型晶体管，或晶体管。型晶体管，或晶体管。 双极型晶体管双极型晶体管有两种基本结构：有两种基本结构：PNP 型和型和 NPN 型，其型，其结构结构示意图和在电路图中的符号如下示意图和在电路图中的符号如下NNNPPPEEEEBBBBCCCC 基区掺杂为均匀分布。少子在基区主要基区掺杂为均匀分布。少子在基区主要作扩散运动

3、，又称为作扩散运动，又称为 。 基区掺杂近似为指数分布，少子在基区基区掺杂近似为指数分布，少子在基区主要作漂移运动，又称为主要作漂移运动，又称为 。PN+N0 xjcxjeNE(x)NB(x)NCx0 xjcxje 加在各加在各 PN 结上的电压为结上的电压为PNP 管，管，NPN 管，管， 根据两个结上电压的正负，晶体管有根据两个结上电压的正负，晶体管有 4 种工作状态，种工作状态，E 结结 工作状态工作状态放大状态，用于模拟电路放大状态，用于模拟电路饱和状态，用于数字电路饱和状态，用于数字电路截止状态，用于数字电路截止状态，用于数字电路倒向放大状态倒向放大状态C 结结 BEBEBCBC,V

4、VVVVVEBEBCBCB,VVVVVV 均匀基区晶体管在均匀基区晶体管在 4 种工作状态下的少子分布图种工作状态下的少子分布图放大状态：放大状态：饱和状态：饱和状态：截止状态：截止状态：倒向放大状态：倒向放大状态： 均匀基区均匀基区 NPN 晶体管在平衡状态下的能带图晶体管在平衡状态下的能带图ECEFEVNNP 均匀基区均匀基区 NPN 晶体管在晶体管在 4 种工作状态下的能带图种工作状态下的能带图放大状态：放大状态：饱和状态：饱和状态：截止状态：截止状态：倒向放大状态：倒向放大状态： 晶体管放大电路有两种基本类型：晶体管放大电路有两种基本类型：。BECBPNPNENBNCIEIBICECB

5、NPIEIBPENENBNCIC 为了理解晶体管中的电流变化情况，先复习一下为了理解晶体管中的电流变化情况，先复习一下 PN 结中结中的正向电流。的正向电流。VJdpdnrJJJdpJdnJrJP 区区N 区区pxnx0 以以 PNP 管为例。忽略势垒区产生复合电流，管为例。忽略势垒区产生复合电流， 处于放大状态处于放大状态的晶体管内部的各电流成分如下图所示，的晶体管内部的各电流成分如下图所示，EpEnEBnEnrCpCpEprEnEnr,IIIIIIIIIIIII 从从 IE 到到 IC ，发生了两部分亏损：，发生了两部分亏损：InE 与与 Inr 。 要减小要减小 InE ，就应使，就应使

6、 NE NB ； 要减小要减小 Inr ，就应使，就应使 WB LB 。 发射结正偏，集电结发射结正偏，集电结 时的时的 IC 与与 IE 之比，称为之比，称为，记为，记为 ，即，即EBCBC0,0EVVII 发射结正偏，集电结发射结正偏，集电结 时的时的 IC 与与 IE 之比，称为之比，称为，记为，记为 ，即，即EBCBCFB0,0EVVIhI 发射结正偏，集电结发射结正偏，集电结 时的时的 IC 与与 IB 之比，称为之比，称为，记为，记为 ，即，即EBCBC0,0BVVII 发射结正偏，集电结发射结正偏，集电结 时的时的 IC 与与 IB 之比，称为之比，称为，记为，记为 ，即，即EB

7、CBCFE0,0BVVIhI 与与 hFB 以及以及与与 hFE 在数值上几乎没有什么区别，但是若在数值上几乎没有什么区别，但是若采用采用 与与 的定义，则无论对的定义，则无论对 与与本身的推导还是对晶体管直本身的推导还是对晶体管直流电流电压方程的推导，都要更方便一些流电流电压方程的推导，都要更方便一些 ，所以本书只讨论，所以本书只讨论 与与 。 根据晶体管各端电流之间的关系：根据晶体管各端电流之间的关系：IB = = IE - - IC ，以及，以及 与与的的定义，可得定义，可得 与与之间的关系为之间的关系为 对于一般的晶体管，对于一般的晶体管， = = 0.9500 0.9950 ， = = 20 200。1CCEBECE1IIIIIII 除了上面的直流电流放大系数之外，还有除了上面的直流电流放大系数之外，还有 （也称为（也称为 ）和）和 。直流小信号电流放大系数的定义是。直流小信号电流放大系数的定义是 EBCBC00,0EddVVIIE