微电子概论（第3版）课件2-4-1BJT电流传输过程

《微电子概论（第3版）IntroductiontoMicroelectronics郝跃贾新章史江一》SecondEdition1.平面工艺IC中的BJT结构特点2.4.1BJT直流放大原理2.双极晶体管直流电流传输过程4.提高BJT直流电流放大系数的技术途径3.BJT直流电流放大系数目录2.双极晶体管直流电流传输过程说明

电压极性指下标第一个字母代表的电极与第二个字母代表的电极之间的电压。电压极性和电流方向约定例如VBE为基极相对发射极之间的电压。若VBE为正值，说明发射结为正偏；若VBE为负值，说明发射结为反偏。各个电极电流定义方向如图示。2.双极晶体管直流电流传输过程

本节以共基极连接、正向放大偏置状态下均匀掺杂基区的npn-BJT为对象，分析BJT内部电流传输的物理过程。对正向放大偏置npn晶体管，VBE>0，发射结正偏；VCB>0，集电结反偏。对npn晶体管，按图示电流方向，IE、IB、IC均大于0，且IE=(IB+IC)。2.双极晶体管直流电流传输过程(1)电流传输过程(a)BE结：正偏发射区将向基区注入（或称为“发射”）电子，形成电流InE。同时基区向发射区注入空穴，形成IpE。说明箭头为载流子运动方向。宽度描述电流大小。显然IE=InE+IpE

2.双极晶体管直流电流传输过程(1)电流传输过程(b)基区注入到基区的电子是基区中的少子。注入基区后以扩散方式通过基区。在通过基区的过程中被复合掉一部分，与到达BC结基区一侧的少子电子相应的电流记为InC，与InE之差就是在基区中被复合掉的电流，记为IRB。2.双极晶体管直流电流传输过程(1)电流传输过程(b)基区注入到基区的电子是基区中的少子。注入基区后以扩散方式通过基区。IRB=InE-InC在通过基区的过程中被复合掉一部分，与到达BC结基区一侧的少子电子相应的电流记为InC，与InE之差就是在基区中被复合掉的电流，记为IRB。2.双极晶体管直流电流传输过程(1)电流传输过程(c)BC结：反偏到达反偏的BC结势垒区边界处的少子（对应InC）立即被势垒区强电场扫向集电区，成为集电极电流的一部分；反偏BC结还有一个从集电区流向基区的反向饱和电流，记为ICBO。2.双极晶体管直流电流传输过程(1)电流传输过程(c)BC结：反偏显然IC=InC+ICBO到达反偏的BC结势垒区边界处的少子（对应InC）立即被势垒区强电场扫向集电区，成为集电极电流的一部分；反偏BC结还有一个从集电区流向基区的反向饱和电流，记为ICBO。2.双极晶体管直流电流传输过程(2)BJT端电流的分量组成显然IE=IC+IB

IE=InE+IpE

IB=IpE+IRB-ICBOIC=InC+ICBO2.双极晶体管直流电流传输过程(2)BJT端电流的分量组成说明一IB包括三个组成部分：通过发射结从基区注入到发射区的空穴电流IpE、基区复合电流IRB、以及从集电区流向基区的反向饱和电流ICBO。注意ICBO的方向与IB相反。IE=InE+IpE

IB=IpE+IRB-ICBOIC=InC+ICBO2.双极晶体管直流电流传输过程(2)BJT端电流的分量组成说明二只要BE结正偏，BC结反偏，无论是共B连接