双极性晶体管讲义.ppt

1、双极性电晶体(Bjt)、第三章双极性电晶体、第三章双极性电晶体工作原理3.2元件分布和直流特性3.3低频共同基流增益3.4郑智薰理想效果3.5等效电路模型3.6频率特性3.7大信号开关特性3.8其他双极性电晶体结构、被动Active Device(活动设备):操作需要外部能源源的设备，具有一个或多个输出，是输入信号的函数之一。例如：双极电晶体，金属氧化物半导体场效应电晶体，结场效应电晶体原理：器件两端施加电压，控制第三端电流，电晶体诞生，1947年十二月23日，美国物理学家肖克莱(WShockley)和布拉顿(bartin)著名的贝尔实验室1956年，贝尔物理奖金，第一晶体管表面积2cm2(阿

2、尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure美国电视电视剧，)电流表的指示清楚地表明，他们获得了一种起放大作用的新电子设备！布拉顿和巴丁兴奋地大喊大叫。布拉顿在笔记本上写道：“电压增益100，功率增益40实验演示日1947年十二月二十三日下午。”作为证人，肖克莱郑重签署了牙齿笔记本。1948年，肖克莱发明了“结电晶体”。1948年七月一日，美国纽约时报简要公开了贝尔实验室发明电晶体的消息，仅用8句篇幅。“一石激起千层浪”就像沉重的磅炸弹一样，在全球电子行业引爆了强大的冲击波。电子计算机终于将大步进入第二代门槛！1954年，贝尔实验室使用800个电晶体组装成功。人类历史上第一个电晶体电脑t

3、rady，3.1双极电晶体工作原理，3.1双极电晶体工作原理，均匀基础：器件扩散电晶体通便基础：扩散漂移漂移晶体管合金晶体管：铟球N型锗铟球，熔化-冷却-析出形成分布均匀平面扩散晶体管n=ns eexp(-x2/le2)-ns bexp(-x2/Lb2)NC le 2=4 dete，de的扩散系数，te扩散时间Lb2=4Dbtb，Db硼扩散系数3.希望尽可能多的电子能到达聚集区，不与基底区的多边空穴复合，因为3.1.1基本工作原理，偏置正向源模式下npn的器件分布，3.1阳极型电晶体工作原理，3.1.2电晶体电流的简化表示，理想情况，没有复合，3.1阳极型电晶体工作原理，3.1.2电晶体电流的

4、简化表示，集电极电流：假设：基本电子线性分布集电极电流由扩散电流结论：集电极电流由基极和发射极之间的电压控制。这就是电晶体工作原理发射极电流：1由从发射口注入基座的电子电流(iE1)形成；第二，底座的多边空穴越过B-E结，注入发射区(iE2)。此外，正弦，表示形式是IE1，3.1.2电晶体电流的简化表示，另一种是基态因此，基准电流与exp(VBE/Vt)成正比。3.1双极电晶体工作原理，3.1.3工作模式，pn结电压大于0且为正数。反向偏转4茄子操作模式(npn):正向活动：Vbe0、Vbc0、Vbc0反向活动：Vbe0关闭：Vbe0、Vbc0、VCC=ICRC VCB0 VBE=VR VCE

5、当VCC足够大时增加IC、3.1双极电晶体工作原理、3.1双极电晶体工作原理、3.1.3双极电晶体放大电路、双极电晶体和其他组件连接、电压放大和电流放大、3.2器件分布、正向主动工作npn设备的电流计算方法？电晶体电流元件扩散电流元件分布？本书重要符号： NE，NB，NC发射区域，基本区域，集电区域的掺杂浓度xE，XB，xC传记中性发射区域，基本区域，集电区域的宽度DE，DB，DC发射区域，基本区域，集电区域的器件扩散系数LE，LB 其面积相同，电流垂直结平面外电压均落在空战区域内，势壁垒外没有电场，因此漂移电流e，c区长度器件L，器件浓度为指数分布(x) Xm器件L，忽略势壁垒复合物，生成小

6、注入条件，不考虑基本表面复合物，不考虑3.2器件分布。 式10.15b简化，3.2元件分布，发射区空穴浓度分布，集电区空穴浓度分布，相同，3.2元件分布，其他工作模式的元件分布？截止区域饱和区域反向活动，3.2.2其他操作模式，3.2元件分布，2 .电流密度分布(假定势壁垒外没有电场，只考虑扩散电流)，基本区域电子扩散电流X=0，发射结电子电流必须达到X=Wb 3.2元件分布，3 .电晶体直流电流-电压基本方程式、E极总电流=电子电流共流血电流、C极总电流=C区电子电流共流血电流(忽略C接头势屏障生成电流)、3.2元件分布、2万变基准电晶体(npn范例)、1基本杂质指数分布BJT的基本区域漂移

7、系数、2非平衡元件分布和电流密度，从运输方程开始，寻找非平衡元件密度NPB(X)，边界条件利用jnB，3.2元件分布，a .基本区域电子分布，扩散电流增加，漂移电流减少，其他(=0是均匀基本区域)的基本区域电子归一化浓度分布曲线如图所示。大的情况下，基本区域杂质指数分布，其中电场系数，图2-15显示了实际外延平面电晶体、不同工作电压下杂质分布和电场分布计算结果。3.2元件分布，3.2元件分布，d .基底区通过时间，3 .中坪发射区，禁止宽度变小，有效掺杂浓度降低，3.2元件分布，3.3低频共同基极电流增益，3.3.1有用因素3.3低频共同基极电流增益，3.3低频共同基极电流增益(b)共同发射极

8、连接方法，共同发射极短路电流放大系数，大于1，通常介于20200之间，3.3低频共同基本电流增益，(c)共同集电极连接方法，电流放大系数发射效率(注入效率)基本区域运输系数，3.3低频共同基本电流增益，直流电流增益Dx层中的杂质均匀分布，电阻率为3.3低频共同基本电流增益，dx层块电阻厚度Wb的薄层电阻Rb具有大量dx薄膜电阻并行，因此发射区域，3.3低频共同基本电流增益，Rb计算方法：测量，高斯分布，替换，替换b .基底区运输系数(npn管)，替换3.3低频共同纪宁电流增益，c .基本区域有效宽度随集电结偏置变化的现象称为基本区域宽度曹征效果(厄尔利效应)，3.4.1基本区域宽度变化效果，厄

9、尔利电压是基本区域宽度曹征效果对电流放大系数的影响，均匀基本区域NPN电晶体，非均匀基本区域电晶体，集电结是线性平缓，无宽度变化效果3.4郑智薰理想效果，3.4.2大注入效果，基本区域电导调制效果(npn管)，小注入时基本区域电阻率：大注入时基本区域电阻率(受N影响):大注入时基本区域电阻率B随注入电子浓度N牙齿的增加而减小。均匀基本区域情况：大注入N P结，E区注入电子形成电流到基本区域，等于Dnb增加了一倍。3.4郑智薰理想效果，3.4.3有效基本扩展效果，均匀基本区域电晶体，传记中性条件，大电流，霍尔注入使左侧向右，右侧向左=向右，右侧，小注入势挡墙宽度，3.4郑智薰理想效果，结论：(1

10、) pND，pND，(3)市，3.4郑智薰理想效果，3.4.4发射区中的掺杂效果(禁止发射区狭窄)，发射区过重掺杂不仅不能提高发射效率，还会降低发射效率，形成杂质带尾，金带变窄，本井载流子浓度和带隙宽度直接相关，发射* oshe复合3.4郑智薰理想效果，3.4郑智薰效果，发射区有效宽度是薄层dy，IB(y)的dy压降：3.4郑智薰理想效果，电流连续原理，两者整理后，牙齿二次常微分方程，3.4郑智薰理想效果，可指定电流的Y方向分布，可指定电流的Y方向分布如果e极太长，那么结束电流0就没有意义了。定义：在传记极端中，与根电位差=kTq相对应的发射极长度为有效长度(Leff)，3.4郑智薰理想效果，发射极有效长度(相应的条形)，发射极等效电阻，N个E极，每个电流为条形方向压降：B之间的反向击穿电压：发射极开放时为c屈服电压的定义。3.4郑智薰理想效果，2 .影响击穿电压的因素及其关系时，渡边杏片面追求，应考虑。可变更曹征，3.4郑智薰理想效果，平面管：如图所示，E区电位随C区电位的增加而上升，EB节点为线性变宽收集器