10双极晶体管
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43
END
44
其他工作模式：反向有源区
20
10.3低频共基极电流增益
电流成分＿粒子流 正偏电子流
正偏空穴流
正偏复合电流
反偏产生电流 基区复合电流
反向饱电流
21
10.3低频共基极电流增益
成分 电流
22
10.3低频共基极电流增益
直流共基极电流增益：
JG，Jpc0仅是 B-C结电流， 不是JE的函数
eDB
d ( nB ( x
dx
))
x xB
J nE
eDB
d ( nB ( x
dx
))
x 0
Tcosh(x 1 B/L B)11 2(xB/L B)2
V B E k T / e x B L B 泰 勒 级 数 展 开
25
10.3低频共基极电流增益
JnEJpE JnE 复合系数
JnEJRJpE JnEJR
JR Jr0exp(e2VkBTE)
JnE
Js0
exp(eVBE) kT
Js0
eDBnB0 LBtanh(xB/LB)
1
1 Jr0 exp(eVBE )
Js0
2kT
26
10.3低频共基极电流增益
共发射极电流增益 IC IB 共基极电流增益 IC IE
定性描述
7
•正向有源模式
8
10.1双极晶体管的工作原理
截面图：注入和收集
9
10.1双极晶体管的工作原理
晶体管电流的简化表达式
简化电流
iE 1
电子(E-B)
iE 2
空穴(B-E)
iE1
正偏电流
复合电流
10
10.1双极晶体 管的工作原理
集电极电流 扩散电流
ABE为B-E结横截面积；nB0为基区内热平衡电子浓度；Vt为热电压。 只考虑大小：
H-P模型，多应用于放大电路。
集电极电流
厄尔利效应电阻
39
10. 6频率上限
延时因子
40
10. 6频率上限
截止频率
共发射极电流增益的幅值 下降到其低频值的 1 / 2 时 的频率
41
10. 7大信号开关
延迟时间
上升时间
存储时间
下降时间
42
10. 7大信号开关
肖特基钳位二极管：使VBC不会太高，少子 浓度降低而加快速度
10. 4非理想效应
大注入效应一、注入效率降低 Jpe增加 大注入效应二：集电极电流增速变小
32
10. 4非理想效应
发射区禁带变窄
PＥ0增加 发射效率降低
发射区掺杂浓度很高 时，由于禁带变窄效应 ，会使电流增益比理想 状况下小。
33
10. 4非理想效应
电流集边效应：导致局部过热或局部大注入
第10章双极晶体管
10．1双极晶体管的工作原理 10 ．2少子的分布 10．3低频共基极电流增益 10．4非理想效应 10．5等效电路模型 10．6频率上限 10．7大信号开关
1
10.1双极晶体管的工作原理
结构和符号
2
10.1双极晶体管的工作原理
四种工作模式VBE、VCB 正反、反反、反正、正正
IE IB IC
27
28
10. 4非理想效应
基区宽度调制效应：Early效应
29
10. 4非理想效应
基区宽度调制效应
dIC dVCE
g0
IC VCE VA
Early电压典型值在100-300V之间。
30
10. 4非理想效应
大注入效应
注入的少子比多子还多 Nb>=Pp
31
11
10.1双极晶体 管的工作原理
发射极电流
ICIE均正比于VBE/Vt，因此电流 之比为常数。
共基极电流增益。<1
恒流源
10.1双极晶体 管的工作原理
基极电流
也正比于
共发射极电流增益。>>1
13
10.1双极晶体管的工作原理
工作模式
IC=0时，晶体管处于截止区 当基极电流变化时，集电极电流没有变化，处于饱和区
34
10. 4非理想效应
非均匀掺杂：浓度梯度导致静电场，改变少 子分布
35
10. 4非理想效应
击穿电压：穿通击穿（距离太近）和雪崩击穿（较远）
36
10. 5等效电路模型
E-M模型：两个pn结相互作用。多用于开关电路。
37
10. 5等效电路模型
H-P模型
38
10. 5等效电路模型
))
x 0
1
1pE0DELB tanh(xB/LB)
nB0DBLE tanh(xE/LE)
1
1 NB DE xB
NE DB xE
V B E k T / ex B L Bx E L E
24
10.3低频共基极电流增益
T
J nC J nE
基区输运系数
J nC
截止
IE
VEC
IC
反向有源
正向有源 饱和
VBE IB
VCB
IE=IC+IB VEC=VEB+VBC=-VBE-VCB
3
三极管的三种连接方式
三极管在电路中的连接方式有三种： ①共基极接法； ②共发射极接法， ③共集电极接法。
共什么极是指电路的输入端及输出端以这个极作 为公共端。
必须注意，无论那种接法，为了使三极管具有正 常的电流放大作用，都必须外加大小和极性适当 的电压。即必须给发射结加正向偏置电压，发射 区才能起到向基区注入载流子的作用；
若集电结和发射结横 截面积一样，则有：
小信号共基极电流增益：
发射极注入 效率系数
基区输运系数
复合系数 23
10.3低频共基极电流增益
J nE
J nE J pE
发射极注入效率系数
J pE
eDE
d ( pE ( x ' ))
dx'
x' 0
J nE
eDB
d ( nB ( x
dx
必须给集电结加反向偏置电压（一般几～几十 伏），在集电结才能形成较强的电场，才能把发 射区注入基区，并扩散到集电结边缘的载流子拉 入集电区，使集电区起到收集载流子的作用。
4
10.1双极晶体管的工作原理
剖面图
5
10.1双极晶体管的工作原理
基本工作原理 杂质浓度
6
回顾8.1 pn结电流
当IC=βIB时，晶体管处于正向有源区
饱和区
放大区
截止区 14
10.1双极晶体管的工作原理
共射放大电路
放大电路波形
15
10.2少子的分布
16
10.2少子的分布
正向有源模式
17
10.2少子的分布
浓度
18
10.2少子的分布
其他工作模式：截止和饱和时的少子分布
19
10.2少子的分布
END
44
其他工作模式：反向有源区
20
10.3低频共基极电流增益
电流成分＿粒子流 正偏电子流
正偏空穴流
正偏复合电流
反偏产生电流 基区复合电流
反向饱电流
21
10.3低频共基极电流增益
成分 电流
22
10.3低频共基极电流增益
直流共基极电流增益：
JG，Jpc0仅是 B-C结电流， 不是JE的函数
eDB
d ( nB ( x
dx
))
x xB
J nE
eDB
d ( nB ( x
dx
))
x 0
Tcosh(x 1 B/L B)11 2(xB/L B)2
V B E k T / e x B L B 泰 勒 级 数 展 开
25
10.3低频共基极电流增益
JnEJpE JnE 复合系数
JnEJRJpE JnEJR
JR Jr0exp(e2VkBTE)
JnE
Js0
exp(eVBE) kT
Js0
eDBnB0 LBtanh(xB/LB)
1
1 Jr0 exp(eVBE )
Js0
2kT
26
10.3低频共基极电流增益
共发射极电流增益 IC IB 共基极电流增益 IC IE
定性描述
7
•正向有源模式
8
10.1双极晶体管的工作原理
截面图：注入和收集
9
10.1双极晶体管的工作原理
晶体管电流的简化表达式
简化电流
iE 1
电子(E-B)
iE 2
空穴(B-E)
iE1
正偏电流
复合电流
10
10.1双极晶体 管的工作原理
集电极电流 扩散电流
ABE为B-E结横截面积；nB0为基区内热平衡电子浓度；Vt为热电压。 只考虑大小：
H-P模型，多应用于放大电路。
集电极电流
厄尔利效应电阻
39
10. 6频率上限
延时因子
40
10. 6频率上限
截止频率
共发射极电流增益的幅值 下降到其低频值的 1 / 2 时 的频率
41
10. 7大信号开关
延迟时间
上升时间
存储时间
下降时间
42
10. 7大信号开关
肖特基钳位二极管：使VBC不会太高，少子 浓度降低而加快速度
10. 4非理想效应
大注入效应一、注入效率降低 Jpe增加 大注入效应二：集电极电流增速变小
32
10. 4非理想效应
发射区禁带变窄
PＥ0增加 发射效率降低
发射区掺杂浓度很高 时，由于禁带变窄效应 ，会使电流增益比理想 状况下小。
33
10. 4非理想效应
电流集边效应：导致局部过热或局部大注入
第10章双极晶体管
10．1双极晶体管的工作原理 10 ．2少子的分布 10．3低频共基极电流增益 10．4非理想效应 10．5等效电路模型 10．6频率上限 10．7大信号开关
1
10.1双极晶体管的工作原理
结构和符号
2
10.1双极晶体管的工作原理
四种工作模式VBE、VCB 正反、反反、反正、正正
IE IB IC
27
28
10. 4非理想效应
基区宽度调制效应：Early效应
29
10. 4非理想效应
基区宽度调制效应
dIC dVCE
g0
IC VCE VA
Early电压典型值在100-300V之间。
30
10. 4非理想效应
大注入效应
注入的少子比多子还多 Nb>=Pp
31
11
10.1双极晶体 管的工作原理
发射极电流
ICIE均正比于VBE/Vt，因此电流 之比为常数。
共基极电流增益。<1
恒流源
10.1双极晶体 管的工作原理
基极电流
也正比于
共发射极电流增益。>>1
13
10.1双极晶体管的工作原理
工作模式
IC=0时，晶体管处于截止区 当基极电流变化时，集电极电流没有变化，处于饱和区
34
10. 4非理想效应
非均匀掺杂：浓度梯度导致静电场，改变少 子分布
35
10. 4非理想效应
击穿电压：穿通击穿（距离太近）和雪崩击穿（较远）
36
10. 5等效电路模型
E-M模型：两个pn结相互作用。多用于开关电路。
37
10. 5等效电路模型
H-P模型
38
10. 5等效电路模型
))
x 0
1
1pE0DELB tanh(xB/LB)
nB0DBLE tanh(xE/LE)
1
1 NB DE xB
NE DB xE
V B E k T / ex B L Bx E L E
24
10.3低频共基极电流增益
T
J nC J nE
基区输运系数
J nC
截止
IE
VEC
IC
反向有源
正向有源 饱和
VBE IB
VCB
IE=IC+IB VEC=VEB+VBC=-VBE-VCB
3
三极管的三种连接方式
三极管在电路中的连接方式有三种： ①共基极接法； ②共发射极接法， ③共集电极接法。
共什么极是指电路的输入端及输出端以这个极作 为公共端。
必须注意，无论那种接法，为了使三极管具有正 常的电流放大作用，都必须外加大小和极性适当 的电压。即必须给发射结加正向偏置电压，发射 区才能起到向基区注入载流子的作用；
若集电结和发射结横 截面积一样，则有：
小信号共基极电流增益：
发射极注入 效率系数
基区输运系数
复合系数 23
10.3低频共基极电流增益
J nE
J nE J pE
发射极注入效率系数
J pE
eDE
d ( pE ( x ' ))
dx'
x' 0
J nE
eDB
d ( nB ( x
dx
必须给集电结加反向偏置电压（一般几～几十 伏），在集电结才能形成较强的电场，才能把发 射区注入基区，并扩散到集电结边缘的载流子拉 入集电区，使集电区起到收集载流子的作用。
4
10.1双极晶体管的工作原理
剖面图
5
10.1双极晶体管的工作原理
基本工作原理 杂质浓度
6
回顾8.1 pn结电流
当IC=βIB时，晶体管处于正向有源区
饱和区
放大区
截止区 14
10.1双极晶体管的工作原理
共射放大电路
放大电路波形
15
10.2少子的分布
16
10.2少子的分布
正向有源模式
17
10.2少子的分布
浓度
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10.2少子的分布
其他工作模式：截止和饱和时的少子分布
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10.2少子的分布