第三章 双极结型晶体管(习题)

第三章双极结型晶体管(习题)
第三章双极结型晶体管(习题)
第三章
3c1．（a）图画出来pnp晶体管在均衡时以及在正向有源工作模式下的能带图。

（b）画出晶体管的示意图并表示出所有的电流成分，写出各级电流表达式。

（c）画
出发射区、基区、集电区少子分布示意图。

3c2．考虑一个npn硅晶体管，具有这样一些
参数：xb?2?m，在均匀掺杂基区
na?5?1016cm?3,?n?1?s,a?0.01cm。

若erf被逆向偏置，ine?1ma，排序
2在发射结基区一边的过量电子密度、发射结电压以及基区输运因子。

3c3．在3c2的晶体管中，假设发射极的参杂浓度为1018cm?3，xe?2?m，?pe?10ns，
发射结空间电荷区中，?0?0.1?s。

计算在ine?1ma时的发射效率和hfe。

3c4．一npn晶体管具备以下规格：发射区面积=1平方密耳，基区面积=10平方密耳，播发
射区宽度=2?m，基区宽度=1?m，发射区薄层电阻为2?/200?/，基区薄层电阻为，集电极电阻率=0.3?.cm，发射区空穴寿命=1ns，基区电子寿命=100ns，
假设发射极的无机电流为常数并等同于1?a。

还假设为变异结和光滑参杂。

排序用半
对数座标图画出来曲线。

ie?10?a、100?a、1ma、10ma、100ma以及1a时的hfe。

中间电
流范围的掌控因素就是什么？
3-5．（a）根据式（3-19）或式（3-20），证明对于任意的
2xbln值公式（3-41）和（3-43）
变成a11??qani[dnnaln2(cothxblnxbln)?dpendexe]
a12?a21?qadnninaln2csch
a22??qani[
（b）证明，若
xbdnnaln(cothxbln)?dpcndclpc]
ln<<1,（a）中的表达式约化成（3－41）和（3－43）。

3c6．证明在有源区晶体管发射极电流c电压特性可用下式表示ie?ie01??f?reve/vt+
qaniwe2?0eve/vt其中ie0为集电极开路时发射结逆向饱和电流。

加
示：首先由em方程导出if0?
ie01??f?r。

3c7．（a）忽略空间电荷区的复合电流，证明晶体管共发射极输出特性的精确表达式为-vce?vtln
特别注意：首先算出用电流则表示结电压的表明求解。

（b）若ib>>ie0且?fib??ir0(1??f?r)，证明上式化为
vce?vtln1?r?ic/ibhfer1?ic/ibhfefir0(1??f?r)??fib?ic(1??f)if0(1??f?r)?ib?ic(1?? r)+vtln?r?f
,其中hfef??f1??f,hfer??r1??r.
3-8．一个用离子注入生产的npn晶体管，其中性区内深杂质浓度为na?x??n0e18?3中n0?2?10cm，l?0.3?m。

xl，
（a）谋宽度为0.8?m的中性区内单位面积的杂质总量；（b）谋出来中性区内的平均值杂质浓度；
6（c）若lpe?1?m，nde?10cm，dpe?1cm/s，基区内少子平均寿命为10s，
19?32基区的平均值扩散系数和（b）中的杂质浓度适当，谋共发射极电流增益。

xb解：a）gm??0n0e?x/ldx
=?ln0(e=0.3?10?xb/l?e)?ln0
180?4?2?10cm?3?6?1013cm?3。

（cm?2）
13?418?3(b)=gm/xb=6?10/0.8?10?0.75?10cmnaxbdpendexbdnxb2l2n2.(c)h?1fe?naxbdpen dexedn?xb2l2n2?naxbwe2dnni?0e?ve2vt??用
gm?naxb，=0.75?1018cm?32给出（查na~?图）?n?500cm/v.s则
ln?dn?n?kt?n?nqxe?lpe代入数据即可。

3c9．若在式in?qadnni2xbevevt?0nadx中假设ic?in，则可在集电极电流ic~ve曲线计算出根
梅尔数。

算出3c4中晶体管中的根梅尔数。

使用dn?35cm2/s、a?0.1cm2以及
ni?1.5?10cm。

16?33c10．（a）证明对于均匀掺杂的基区，式
式?t?1?1xb2l2n21l2nxb?(n?n0ax1xbadx)dx简化为
t1
（b）若基区杂质为指数分布，即na?n0e??xxb，推导出基区输运因子的表示式。

若
xl基区杂质原产为na?n0e，推论出来基区截叶因子的表达式。

3-11．基区直流扩展电阻对集电极电流的影响可表示为
ric?i0expve?ibrbb??/vt??，用公式以及云长图3－12的数据估计出来bb?
3-12．（a）推导出均匀掺杂基区晶体管的基区渡越时间表达式。

假设xbln〈〈1。

（b）若基区杂质分布为na?n0e?axxb，重复（a）
3-13．考量晶体管具备云长图3－16的杂质原产，而令发射极和基极面积成正比（10平方密尔）
且rsc?0，发射极电流2ma，集电结的反偏电压为10v，计算在300k时截止频率??。

3-14．若实际晶体管的基极电流增益为0e
t（/1+?m），0jm?/??/(1+j?/??)，证明
式中?t就是共发射极电流增益模量为1时的频率。

3-15．（a）算出图3－23中输入短路时i0ii的表达式。

（b）求出??，它相应于i0ii的数值下降到3db的情况。

（c）推论式（3－85）
3-16．.若图3－16中ic?2ma，vc?10v，hfe?50，a?10平方密耳突变结，估算晶体
2管及的无机?模型参数。

备注：双扩散晶体管用?b?xb/4dn
3-17．证明平面型双扩散晶体管的穿透电压可用下式表示：
bv?qg?g?x??b?式中g为根梅尔数。

kx?0?2ndc?
3-18．用两个晶体管演示scr的方法求出阳极电流搞栅电流的则表示式。

3-19．负的栅电流可以关断小面积的scr，关断增益定义为iaig，其中ia为阳极导通电
流，ig为斩波器器件所需的最轻栅电流。