双极性晶体管
双极性晶体管的发展趋势
双极性晶体管的发展趋势双极性晶体管（BJT）作为一种重要的电子器件，在电子技术领域得到了广泛的应用。
随着科技的不断发展，人们对BJT的要求也在不断提高，因此BJT的发展趋势也在不断变化。
首先，BJT的尺寸越来越小。
自从1960年发现集成电路以来，电子器件的尺寸就一直在不断减小。
BJT作为集成电路中重要的组成部分之一，其尺寸的缩小是必然趋势。
随着微纳技术的不断发展，如今已经实现了纳米级的BJT器件，这不仅提高了器件的集成度，还降低了功耗和成本。
其次，BJT的性能不断提升。
随着对电子器件性能要求的提高，BJT的速度、功率和可靠性等方面也在不断改善。
速度方面，BJT的开关速度越来越快，可以达到GHz级别，适用于高频率应用；功率方面，BJT的功率密度也在不断提高，可以承受更高的功率；可靠性方面，BJT的寿命和可靠性得到了极大的提高，可以满足更严苛的工作环境。
第三，BJT的制造工艺不断改进。
随着制造工艺的进步，如今已经发展出了多种不同的BJT工艺，如高压工艺、低温工艺和SiGe工艺等。
这些工艺的出现使得BJT在不同应用中具备了更广泛的适应性，能够满足不同领域的需求。
第四，BJT的材料研究不断深入。
传统的BJT采用的是硅材料，但是近年来人们对其他材料的研究也取得了一定的进展。
如今已经发展出了SiC（碳化硅）和GaAs（砷化镓）等新材料的BJT，这些材料具有更好的导电和导热性能，能够在高温、高压等恶劣环境下工作。
最后，BJT与其他器件的集成程度越来越高。
随着集成电路技术的不断发展，人们将BJT与其他器件进行集成，形成了更复杂的电路结构。
例如，将BJT与MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）等器件集成在一起，形成了BiCMOS （双极性CMOS）器件，具备了BJT和MOSFET的优点，适用于更广泛的应用领域。
综上所述，双极性晶体管的发展趋势主要包括尺寸的缩小、性能的提升、制造工艺的改进、材料的研究和与其他器件的集成。
双极晶体管的开关原理
双极晶体管的开关原理一、双极晶体管开关作用机理双极晶体管，又称双极型晶体管，是一种固体半导体器件，其可实现电流的放大和开关功能。
其名称中的“双极”是指这种器件的两个电子传导方向由同一条半导体（即基区）引入到另一点（即发射极和集电极）。
在双极器件中电流只沿着基区通过，这就限制了少子和多子的浓度，也限制了集电极电流对发射极电流的倍数。
为了增大发射极电流，可通过将几个集电极接在一起构成共集放大电路来实现。
正因为这样，由于开关状态控制所需的输入电荷小、开关速度高以及输出电容小等特点，它为开关电路的实用化奠定了基础。
然而由于集电结电容和集电发射偏压的存在，增加了电路不稳定性。
一般地讲，低噪声电路，包括集成电路都要求工作在线性范围之内。
尽管半导体器件已经尽可能使结电容降到最小，而且我们利用适当的电路安排可以使该结电容成为零（在电路断态下），但由于元器件参数上的不匹配以及制造工艺问题（包括塑料封装时的注塑干涸）的影响，这样的理想情况很难做到。
因此在实际应用中应考虑使用并联电容或电感来补偿因结电容而产生的寄生效应。
双极晶体管的工作原理是基于三极管的电流控制作用，当基极电流增大时，集电极电流也相应增大。
但是，集电极电流的增加不会使集电极和发射极之间的电压降（集电极电阻）相应增大。
双极晶体管的开关作用是基于电子的注入。
在关闭状态下，基极电流非常小（微安级），此时集电极和发射极之间的电压降也最小（通常为几伏特）。
在开启状态下，注入更多的电子时，集电极和发射极之间的电压降会上升到几十伏特（约几百毫安）。
这种开关特性使得双极晶体管在各种电子设备中得到了广泛的应用。
三、双极晶体管工作条件1.集电极—基极间加电压Uc。
当集电极—基极间的电压Uc大于PN结的死区电压Uon（一般在0.6～0.7V左右）时，发射结正偏置，发射区的多数载流子（电子）通过PN结向基区扩散。
集电结的多数载流子（空穴）也向基区扩散。
当扩散到一定距离时，被集电极N+收集区收集；同时基区有等量的少数载流子（空穴）漂移到发射结（靠近基区一边）而终止。
双极型晶体管知识讲座
双极型晶体管知识讲座大家好，今天我想给大家讲一下双极型晶体管的知识。
双极型晶体管是一种常见的晶体管器件，也是现代电子技术中非常重要的一部分。
它由两个PN结组成，其中一段是N型材料，另一段是P型材料。
这两个节电之间的区域称为基区。
首先，我们来讨论一下P型材料。
P型材料是由掺入一些三价元素（如硼）形成的，这些元素减少了材料中自由电子的数量，同时增加了正电荷的载流子（空穴）的数量。
在P型材料中，有大量的正电荷载流子，而几乎没有自由电子。
接下来，我们来讨论一下N型材料。
N型材料是由掺入一些五价元素（如磷）形成的，这些元素增加了材料中自由电子的数量，同时减少了正电荷的载流子（空穴）的数量。
在N型材料中，有大量的自由电子，而几乎没有正电荷载流子。
当P型材料和N型材料通过PN结连接在一起时，一个重要的现象就出现了，那就是电子和空穴会互相扩散。
这种现象被称为扩散效应。
当电子和空穴扩散到PN结的对面时，电位差会发生改变，从而形成了一个电场。
这个电场被称为内建电场。
当我们给PN结提供一个外部电压时，就可以改变内建电场的强度。
当外部电压为正时，也就是正向偏置，内建电场会被削弱，电子和空穴可以很容易地通过PN结相互扩散。
这时，PN结的电阻会变得非常小，电流可以流过PN结，晶体管就处于导通状态。
相反地，当外部电压为负时，也就是反向偏置，外部电压会增强内建电场，从而阻止电子和空穴扩散。
这时，PN结的电阻会变得非常大，电流无法流过PN结，晶体管就处于截止状态。
通过控制基区的电压，我们可以控制晶体管的工作状态，从而实现信号的放大和开关控制。
双极型晶体管在现代电子电路中广泛应用，如放大器、开关电路、振荡器等。
总结一下，双极型晶体管是一种由PN结组成的器件。
它通过控制基区的电压来控制晶体管的工作状态。
在正向偏置下，晶体管导通；在负向偏置下，晶体管截止。
双极型晶体管在电子电路中扮演着重要的角色，为我们的现代科技奠定了坚实的基础。
谢谢大家！双极型晶体管（BJT）广泛应用于电子行业中，在多种电子电路中都扮演着关键角色。
晶体管类型和三个极的判断
晶体管类型和三个极的判断一、引言晶体管，作为现代电子工业的核心元件，其类型和极性的判断是电子工程师必须掌握的基本技能。
本篇文章将详细介绍晶体管的类型及如何判断其三个极。
二、晶体管类型晶体管主要有两大类型：双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT）和场效应晶体管（Field Effect Transistor，FET）。
1.双极型晶体管（BJT）：由三个半导体区域构成，包括两个PN结。
根据结构差异，双极型晶体管又可以分为PNP和NPN两种类型。
在BJT中，电流控制是通过电荷载流子的变化来实现的。
2.场效应晶体管（FET）：由源、栅和漏三个电极构成，主要分为金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）等类型。
在FET中，电流的控制是通过改变半导体区域的电导率来实现的。
三、晶体管三个极的判断在判断晶体管的三个极时，我们通常基于其工作原理和结构特性进行识别。
以下是具体的判断方法：1.NPN型晶体管：a. 将晶体管放于手掌中，使得基极（B）朝向自己；b. 从基极开始，逆时针方向分别是基极（B）、集电极（C）和发射极（E）；c. 对于PNP型晶体管，则相反，即从基极开始，顺时针方向分别是基极（B）、集电极（C）和发射极（E）。
2.金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）：a. 有源区：由于MOSFET 的源极和漏极通常由同一种类型的半导体构成，因此可以通过测量其电阻值进行判断。
源极与漏极之间的电阻值较小；b. 栅极：栅极与源极或漏极之间的电阻值较大；c. 漏极：漏极与源极之间的电阻值较小。
3.绝缘栅双极晶体管（IGBT）：a. 发射极：通常标识有标记的一极为发射极；b. 集电极：将万用表置于测量电阻的适当量程，使万用表的黑表笔接IGBT的任意一脚，红表笔先后分别接其余两脚。
比较两次测量结果，阻值较小的一次测量中，红表笔接的就是集电极；c. 栅极：栅极通常与其它电极相连，如果需要判断，可以通过测量电阻的方法来辨别。
双极性晶体管讲义
3.1 双极型晶体管的工作原理
3.1 双极型晶体管的工作原理
均匀基区：少子扩散—扩散晶体管 缓变基区：扩散+漂移—漂移晶体管 合金晶体管：
铟球+N型鍺+铟球，熔化-冷却-析出形成 再结晶层，PNP,分布均匀 平面扩散晶体管
3.1 双极型晶体管的工作原理
• 发射区，基区杂质分布非均匀 • 发射结近似为突变结 • 集电结为缓变结
LE,LB,LC 发射区、基区、集电区的少子扩散长度
Pe0
发射区热平衡少子空穴浓度
Nb0
基区热平衡少子电子浓度
Pc0
集电区热平衡少子空穴浓度
3.2 少子分布
3.2.1 正向有源模式
3.2 少子分布
一 均匀基区晶体管（以npn为例）
假设： （采用一维理想模型） e,b,c三个区均匀掺杂，e,c结突变 e,c结为平行平面结，其面积相同，电流垂
无源器件（passive device） ：工作时不
需要外部能量源（Source Energy）的器件。电阻、电 容、电感、二极管。
有源器件（Active Device） ：
工作时需要外部能量源的器件，该器件至少有一个输出 ，并且是输入信号的一个函数。
如：双极晶体管、金属-氧化物-半导体场效应晶体管 、结型场效应晶体管…
IC
A
qDnb nb0 Lnb
csc h
Wb Lnb
(e
qVeb
kT
1)
qDnb
nb0
Lnb
cth
Wb Lnb
qDpc pc0 Lpc
第三章双极型晶体管
ICn
电子电流 电子流
上式等号右边第一项称为
发射效率，是入射空穴电
流与总发射极电流的比，
即：
I E•
I Ep IE
I Ep I Ep＋I En
第二项称为基区输运系数，
是到达集电极的空穴电流量
与由发射极入射的空穴电流
量的比，即
T
I Cp I Ep
所以 0＝T
发射区 (P )
}I EP
I En
基区 (n) I BB
(d)n-p-n双级型集体管的电路符号
图 4.2
+
VEC
-
E+
发射区 基区 集电区
P
n
P
+C
VEB
-B-
VCB
(a)理想一维p-n-p双级型集体管
IE E
+
+ VEC - IC - C
VEB
VBC
- + IB
B
(b)p-n-p双级型集体管的电路符号
-
VCE
+
E
发射区 基区 集电区
P
n
P
C
VBE
++ B
I En I BB
I B I E IC I En (I EpICp ) ICn
晶体管中有一项重要的参数
，称为共基电流增益，定义
为
0
I Cp IE
IB
空穴电流 和空穴流
图4.5
因此，得到
＝
0
I
I Cp Ep＋I
En
＝
I Ep I Ep＋I En
I Cp I Ep
}
集电区(P)
双极型晶体管介绍
晶体管的极限参数
双极型晶体管（Bipolar Transistor）
由两个背靠背PN结构成的具有电流放大作用的晶体三极管。起源于1948年发明的点接触晶体三极管，50年代初发展成结型三极管即现在所称的双极型晶体管。双极型晶体管有两种基本结构：PNP型和NPN型。在这3层半导体中，中间一层称基区，外侧两层分别称发射区和集电区。当基区注入少量电流时，在发射区和集电区之间就会形成较大的电流，这就是晶体管的放大效应。双极型晶体管是一种电流控制器件，电子和空穴同时参与导电。同场效应晶体管相比，双极型晶体管开关速度快，但输入阻抗小，功耗大。双极型晶体管体积小、重量轻、耗电少、寿命长、可靠性高，已广泛用于广播、电视、通信、雷达、计算机、自控装置、电子仪器、家用电器等领域，起放大、振荡、开关等作用。
BVceo---基极开路，CE结击穿电压
BVebo---集电极开路EB结击穿电压
BVces---基极与发射极短路CE结击穿电压
BV cer---基极与发射极串接一电阻，CE结击穿电压
D---占空比
fT---特征频率
fmax---最高振荡频率。当三极管功率增益等于1时的工作频率
hFE---入阻抗
hOE---共发射极静态输出电导
h RE---共发射极静态电压反馈系数
hie---共发射极小信号短路输入阻抗
hre---共发射极小信号开路电压反馈系数
hfe---共发射极小信号短路电压放大系数
hoe---共发射极小信号开路输出导纳
IB---基极直流电流或交流电流的平均值
双极型晶体管极限参数
★最大集电极耗散功率如图所示。
★最大集电极电流:使b下降到正常值的１／２～２／３时的集电极电流称之为集电极最大允许电流。
2n2222晶体管参数
2n2222晶体管参数2N2222晶体管是一种常用的晶体管型号，具有许多重要的参数和特性。
本文将对2N2222晶体管的参数进行详细介绍，并探讨其在电子领域的应用。
2N2222晶体管是一种NPN型的双极性晶体管，广泛应用于放大和开关电路中。
它的主要参数包括最大集电极电压（Vceo）、最大集电极-基极电压（Vcbo）、最大基极-发射极电压（Vebo）、最大集电极电流（Ic）、最大功耗（Pd）等。
最大集电极电压（Vceo）是指在特定条件下，晶体管集电极和发射极之间的最大电压。
对于2N2222晶体管，其最大集电极电压一般为30伏特。
这意味着在使用2N2222晶体管时，集电极电压不应超过30伏特，否则可能会损坏晶体管。
最大集电极-基极电压（Vcbo）是指在特定条件下，晶体管集电极和基极之间的最大电压。
对于2N2222晶体管，其最大集电极-基极电压一般为60伏特。
这意味着在使用2N2222晶体管时，集电极-基极电压不应超过60伏特，否则可能会损坏晶体管。
最大基极-发射极电压（Vebo）是指在特定条件下，晶体管基极和发射极之间的最大电压。
对于2N2222晶体管，其最大基极-发射极电压一般为5伏特。
这意味着在使用2N2222晶体管时，基极-发射极电压不应超过5伏特，否则可能会损坏晶体管。
最大集电极电流（Ic）是指晶体管集电极上的最大电流。
对于2N2222晶体管，其最大集电极电流一般为800毫安。
这意味着在使用2N2222晶体管时，集电极电流不应超过800毫安，否则可能会损坏晶体管。
最大功耗（Pd）是指晶体管可以承受的最大功率。
对于2N2222晶体管，其最大功耗一般为500毫瓦。
这意味着在使用2N2222晶体管时，功率不应超过500毫瓦，否则可能会损坏晶体管。
2N2222晶体管具有许多优点，例如体积小、重量轻、功耗低、响应速度快等。
因此，它被广泛应用于放大电路、开关电路、振荡电路等各种电子设备中。
特别是在低频放大和开关电路中，2N2222晶体管通常是首选的元件之一。
第2章双极型晶体管及其特性
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(3)当uCE在0~1V之间时，随着uCE的增加，曲线右 移。特别在0< uCE ≤UCE(sat)的范围内，即工作在饱和区 时，移动量会更大些。
确定了 值之后，由式(2–1)、(2–2)可得
ICIB(1)ICBO IBICEO
(2–3a)
IE(1)IB(1)ICBO (1)IBICEO(2–3b)
IBIEIC
(2–3c)
式中：
ICEO(1)ICBO
(2–4)
称为穿透电流。因ICBO很小，在忽略其影响时，则有
IC IB IE (1 )IB 式(2–5)是今后电路分析中常用的关系式。
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2–1–2 由以上分析可知，晶体管三个电极上的电流与内部
载流子传输形成的电流之间有如下关系：
IE IEN IBN ICN IB ICN ICBO IC ICN ICBO
(2–1a) (2–1b)
(2–1c)
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IC
IE
uB常数
(2–11)
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由于ICBO、ICEO都很小，在数值上β≈ ,α≈
应当指出，β值与测量条件有关。一般来说，在iC 很大或很小时，β值较小。只有在iC不大、不小的中间 值范围内，β值才比较大，且基本不随iC而变化。因此， 在查手册时应ห้องสมุดไป่ตู้意β值的测试条件。尤其是大功率管更
。
现在你正浏览到当前第二十三页，共一百九十九页。
微电子概论第二章微电子概论 第三节 双极型晶体管
1
1
iCBO ic
说明 > ，由于接近1，所以达
1
几十乃至上百。主要是由于输入端
由微弱的复合电流控制，而输出端
有大的漂移电流增强
➢穿透电流、注入效率与输运系数 (1) 穿透电流
iB
iCBO iCn
令 IC EO (1 ) IC B O
则 iC iB ICEO
当 iB=0 时， iC=ICEO
(2)注入效率
Rb
iB
iE
VBB
iE
称ICEO为穿透电流
发射区向基区注入电流的效率： = iEn/ie
(3)输运系数
基区向集电区电子输运的效率： = iCn/iEn 显然， = iCn/ie ≈
iC Rc
VCC
➢电压放大原理
N
共基极电压放大倍数GV及功率放大倍数GP
GV
iC RC iere
RC re
作业2
1. 已知：一只NPN型双极型晶体管共发射极 连接，测得其电压放大倍数为15，功率放 大倍数为930，基极电流Ib = 50 A，求解 以下问题：（1）画出电路图，并标出发射 极电流Ie、集电极电流Ic和基极电流Ib方向；
（2）求电流放大倍数；（3）求发射极电
流Ie、集电极电流Ic。
2. 能否将BJT的e、c两个电极交换使用，为什 么？
iB′ ic iE iB
共发射极 大
大 大
共基极 大
大
iCn iCBO
iB iE
iE
iC Rc VCC
iC Rc
VCC iB VBB
➢电流增益关系
iE iC iB iE iB iCn iC iCn ICBO iB iB ICBO
第4-4章-双极型晶体管工作原理
ICN IC ICBO
IBN IB ICBO
IB IBN ICBO IC ICN ICBO
其含义是：基区每复合一个电子，则有 个电子扩散到集
电区去。 值一般在20~200之间。 确定了 值之后，可得
c IC
ICBO
ICN
N RC
IC IB (1 )ICBO IB ICEO
b
可见，在放大状态下，晶体管
三个电极上的电流不是孤立的， RB IB
它们能够反映非平衡少子在基区
扩散与复合的比例关系。这一比 U BB
例关系主要由基区宽度、掺杂浓
IBN
P
15V
N+ UCC
I
EN
e IE
度等因素决定，管子做好后就基
本确定了。
1. 为了反映扩散到集电区的电流ICN与基区复合电流IBN之间 的比例关系，定义共发射极直流电流放大系数为
β
β0
IC
二、极间反向电流
1. ICBO ICBO指发射极开路时，集电极-基极间的反向电 流，称为集电极反向饱和电流。
2. ICEO ICEO指基极开路时，集电极-发射极间的反向电 流，称为集电极穿透电流。
3. IEBO IEBO指集电极开路时，发射极-基极间的反向电流。
ICBO
ICEO
IEBO
三、结电容 结电容包括发射结电容Ce(或Cb′e)和集电结电容Cc(或Cb′c)。
b
SiO2 绝缘层
b
e
NPN管
c
发射结 集电区
N＋
P
N 型外延 N＋ 衬衬底底
集电结 基区
b
e PNP管
c
4.4.1 晶体管的工作原理
一.放大状态下晶体管中载流子的传输过程 当晶体管处在发射结正偏、集电结反偏的放大状态下，
双极型晶体管工作原理
双极型晶体管工作原理双极型晶体管（BJT）是一种常见的电子器件，其工作原理基于PN结的导电特性。
BJT有三个电极，分别是基极（base）、发射极（emitter）和集电极（collector）。
BJT是一种由两个PN结组成的三层结构，有两种类型：NPN型和PNP型。
NPN型的BJT中，基极是P型半导体，发射极是N型半导体，集电极是P型半导体。
PNP型的BJT中，基极是N型半导体，发射极是P型半导体，集电极是N型半导体。
当正向偏置施加在PN结上时，使得发射结正向偏置而集电结反向偏置。
这导致基区中的载流子浓度增加，使得基区变得导电。
当在基极-发射极之间施加一个小的输入电压时，基区中的浓度变化，导致发射极-基极电流（IE）的变化。
根据BJT的放大特性，这个微小的输入电流变化将导致集电极-发射极电流（IC）的大幅度变化。
因此，BJT可以作为电流放大器使用。
通过控制基极-发射极电流，可以得到更大的集电极-发射极电流。
这使得BJT适用于放大和开关电路。
在放大器中，输入信号通过调节基极-发射极电流来放大输出信号。
在开关电路中，可以在集电极-发射极之间形成开关效应。
需要注意的是，BJT的工作原理受到PN结正向偏置、反向偏置和饱和的影响。
在正常工作区域内，BJT是活跃的，并能放大电信号。
然而，当发射极-基极电流超过一定限制时，BJT会进入饱和区，导致性能下降。
总结起来，双极型晶体管的工作原理是通过控制基极-发射极电流来放大集电极-发射极电流。
这使得BJT成为一种重要的电子元件，在电路中广泛应用于放大和开关的功能。
bjt的工作原理
bjt的工作原理
BJT（双极性晶体管）是一种常见的电子元件，其工作原理可以简单概括为：控制一个输入电流或电压来调制输出电流。
BJT由两个PN结组成，其中一个是基区（base region），另一个是发射区（emitter region）。
基区连接到输入信号源，发射区连接到输出负载，而另一个P区域则作为一个夹在输入和输出之间的区域，称为集电器（collector）。
根据三个区域的性质不同，BJT可以分为PNP和NPN两种类型。
当一个正向电压（P区接正向电压，N区接负向电压）施加到PNP型BJT的PN接触处时，由于二极管的正向偏压特性，发射区会注入大量的多数载流子（即正电荷），这些多数载流子流经基区进入集电器区域。
同时，通过控制基区电流的大小，可以调节导通基区电流的数量。
通过这种方式，输入电流或电压可以被调制成输出电流，实现信号放大的作用。
同理，NPN型BJT与PNP型BJT的工作原理相似，只是极性相反。
总的来说，BJT的工作原理是利用多数载流子的注入和控制来实现输入信号的调制和输出电流的放大。
其在电子设备和电路中常用于放大信号，开关电路以及模拟和数字应用中。
双极性晶体管的工艺流程
双极性晶体管的工艺流程
1. 衬底选取：挑选高纯度、良好晶体结构的硅衬底。
2. 氧化：将硅片放入氧化炉中，在高温下与氧气反应，形成一层厚度约为5000埃的氧化硅层。
3. 掩膜光刻：用光刻技术制作图形掩膜。
4. 清洗：对掩膜上未曝光的区域进行清洗。
5. 磊晶EPITAXY：将硅片放入反应器中，通过化学反应沉积电子器件所需的半导体材料层，例如外延生长一层N型硅。
6. 接触就位：用光刻技术在外延层上进行掩膜制备，裸露出器件所要的接触区域。
7. 清洗：对掩模上未曝光的区域进行完全清洗。
8. 金属沉积：用金属工艺将所需金属层（如铝、铜等）沉积在接触区域上。
9. 接触退火：通过热退火，使金属与衬底形成最佳的电气性质联系。
10. 推片、切割：将生产好的晶片裁剪成单个晶体管的尺寸。
11. 包装：将晶体管放置在包装块中，进行连接、封装和测试。
双极性和场效应晶体管的比较
双极性和场效应晶体管的比较双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）是两种常见的半导体器件，它们在电子领域中扮演着重要的角色。
尽管它们都有广泛的应用，但这两种器件在结构、工作原理和性能方面存在一些根本差异。
本文将对双极性晶体管和场效应晶体管进行比较。
首先，我们来看看双极性晶体管。
它由三个掺杂不同的半导体区域组成：发射区、基区和集电区。
双极性晶体管的工作基于电流的控制，通过控制基极电流来调节集电极的电流。
该器件有三个接线管脚：发射极、基极和集电极。
双极性晶体管的主要优点是其高电流放大倍数和其可靠性。
然而，它的主要局限性在于其较高的功耗和较慢的开关速度。
与之相比，场效应晶体管采用一种不同的工作原理。
它是由掺入源、漏和栅的半导体层组成。
场效应晶体管的特点是它基于电场的控制，通过调节栅电压来控制漏极电流。
与双极性晶体管不同，场效应晶体管有四个引脚：源极、栅极、漏极和衬底。
场效应晶体管的主要优点是其低功耗和高开关速度。
但是，与双极性晶体管相比，场效应晶体管的电流放大倍数较低。
双极性晶体管和场效应晶体管在实际应用中的差异也是明显的。
由于双极性晶体管的高电流放大倍数，它通常用于需要较高电压和电流放大的应用，如音频放大器和功率放大器。
而场效应晶体管则常用于需要低功耗和高速开关的应用，如计算机处理器和数字电路。
此外，双极性晶体管和场效应晶体管有不同的耐压能力。
双极性晶体管通常具有较高的耐压能力，可以承受较高的电压。
而场效应晶体管的耐压能力较低，它是根据材料和尺寸决定的，因此在高电压应用中需要格外小心。
总的来说，双极性晶体管和场效应晶体管各有优劣。
选择合适的器件取决于所需的应用和性能要求。
双极性晶体管在高功率放大方面具有优势，而场效应晶体管则在低功耗和高速开关方面更加适用。
对于工程师和设计师来说，充分了解这两种器件的特点和优劣势将对正确选择和应用至关重要。
综上所述，双极性晶体管和场效应晶体管都是重要的半导体器件，它们在电子领域中有着广泛的应用。
高频npn双极型晶体管Silvaco TCAD仿真
高频npn双极型晶体管Silvaco TCAD仿真一、npn晶体管器件物理1.npn晶体管的基本结构和制造工艺（1）npn晶体管的基本结构双极型晶体管由两个“背靠背”的pn结组成，一种基本结构如图1所示，晶体管中两种载流子都参与导电。
双极型晶体管按照导电类型和极性可划分为npn 晶体管和pnp晶体管，按照制作工艺可划分为合金管、平面管和台面管。
图 1 双极型晶体管基本结构（2）npn晶体管的制造工艺1948年，美国贝尔实验室的肖克莱、巴丁和布拉顿利用合金烧结法制作了第一个锗基双极型晶体管分立器件，奠基了现代电子技术的基础[1]。
npn晶体管制造的平面外延工艺在上世纪70年代一度成为主流，随着各种先进工艺和材料的引进，npn晶体管普遍使用多晶硅发射极的结构以提升注入效率，通过异质外延、离子注入、极紫外光刻等技术，npn晶体管尺寸更小、掺杂浓度更高更精确，性能也更出色。
2.npn晶体管的输出特性和击穿特性（1）npn晶体管的电流放大功能当处于放大工作状态时，npn晶体管的电流输运分为以下三个步骤：发射区发射载流子→基区输运载流子→集电区收集载流子，由于两种载流子都参与晶体管的电流输运，故得名“双极型晶体管”，三个过程定量描述载流子输运的系数分别是注入效率、基区输运系数和集电区雪崩倍增因子。
当npn型双极型晶体管发射结正偏、集电结反偏时，晶体管的基极电流将与集电极电流呈现近似比例关系，即I C=βI B（β>>1），呈现出“电流放大”的功能，其中β称为npn晶体管的电流放大系数。
npn晶体管的输出特性曲线如图2所示，图中虚线代表V BC=0，即V CE=V BE 的情形，是放大区和饱和区的分界线。
（2）npn晶体管的击穿特性当双极型晶体管一个电极开路，在另外两个电极外加反向偏压时，npn晶体管将发生雪崩倍增效应，产生类似于pn结的击穿现象，基极开路时，使I CEO→∞的V CE称为BV CEO，npn晶体管的BV CEO曲线表示如图3所示。
双极性晶体管的结构及类型
双极性晶体管的结构如图1.3.1所示。它有两种
类型:NPN型和PNP型。
发射极 Emitter
基极 集电极 Base Collector 图1.3.1 三极管结构示意图
结构特点：（1）基区很薄，且掺杂浓度很低；
（2）发射区的掺杂浓度远大于基区和集电区的掺杂浓度； （3）集电结的结面积很大。
图1.3.8
(b) 共基直流电流放大系数
=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE
(c) 极间反向电流
图1.3.9
(i) 集电极基极间反向饱 和电流ICBO
ICBO
c
uA b
发射极开路时，集电结
-+
e
的反向饱和电流。
VCC Ie=0
(ii) 集电极发射极间的穿透电流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO
IB= IB’ - ICBO
图1.3.4晶体管的电流分配关系
设
传输到集电极的电流
发射极注入电流
I nC IE
通常 IC >> ICBO
则有 IC
IE
为共基直流电流放大系数，它只
与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，
与外加电压无关。一般 = 0.90.99
Home
又设 根据 且令
1
IE=IB+ IC
2. 能否将BJT的e、c两个电极交换使用，为什么？ 3. 为什么说BJT是电流控制型器件？
例题
例1.3.1 图1.3.19 所示各 晶体管处于放大工作状态， 已知各电极直流电位。试 确定晶体管的类型（NPN /PNP、硅/锗），并说明x、
加区分。
（3）极限参数 (a) 集电极最大允许电流ICM
双极性晶体管主要击穿机制
双极性晶体管主要击穿机制双极性晶体管（Bipolar Junction Transistor）是一种三层结构的半导体器件，由两个PN结组成，即一个P型基区被夹在两个不同的N型区域之间。
双极性晶体管的击穿机制指的是在特定条件下，晶体管中的PN结会发生电击穿现象，导致器件损坏或不稳定工作。
下面将介绍一些常见的双极性晶体管主要的击穿机制。
1. 雪崩击穿（Avalanche Breakdown）：雪崩击穿是双极晶体管常见的击穿模式之一、当双极性晶体管处于反向偏置时，如果电场强度足够大，空载电流会在晶体管的边缘形成局部增加，会导致电子和空穴以高速碰撞的方式产生二次电离，形成电子雪崩。
这种电荷增加会使得电场进一步增强，进而形成正反馈，导致结区域内的二次发生电离，产生更多的电子和空穴，最终导致击穿现象。
2. 倒垂击穿（Punch-Through Breakdown）：倒垂击穿是双极晶体管的另一种击穿模式。
在正向偏置下，由于扩散电流的存在，电子和空穴在PN结附近相互混合，从而使得基区以及发射区域的浓缩沟道电荷密度提高。
当结区电场强度达到一定程度时，会发生局部电离，形成正反馈效应，进而导致击穿现象。
这种击穿现象通常在高亮度LED和发光二极管中出现。
3. 热击穿（Thermal Breakdown）：热击穿是双极晶体管的另一种击穿模式。
当双极晶体管的功率密度超过器件的承受能力时，电流通过器件时会产生大量的热量。
这些热量无法迅速散发导致温度升高，在温度达到一定值时，会导致局部电离，形成击穿现象。
热击穿一般发生在高频、大功率应用中。
4. 穿透击穿（Transit-Time Breakdown）：穿透击穿是一种浅埋沟道双极晶体管出现的击穿模式。
当双极性晶体管的沟道宽度相对较宽时，电子和空穴在传输过程中需要穿越一个较长的距离，从而导致击穿。
这种击穿机制通常发生在高频高压应用中。
除上述击穿机制外，还有一些其他未被列举的击穿模式，例如迟发击穿、势垒击穿等。
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BJT击穿电压
目录
1基本概念
2三个击穿电压的有关因素
3共发射极组态的击穿电压的说明
1基本概念
BJT（双极型晶体管）的击穿电压，就是晶体管在工作中，反向输出电流急剧增大时所对应的反向电压。
因为BJT有三个电极，所以存在相应的三个不同的击穿电压值：BVcbo，BVceo 和BVebo；这三个击穿电压实际上也就是对应于BJT的三个反向截止电流（Icbo，Iceo和Iebo）分别急剧增大时的电压。
2三个击穿电压的有关因素
① BVebo
这是集电极开路时、发射极与基极之间所能承受的最高反向电压，实际上也就是发射结的击穿电压。
因为发射结两边的掺杂浓度都较高，一般都可以近似为单边突变结，则在雪崩击穿机理起决定作用的情况下，击穿电压主要由低掺杂一边——基区的掺杂浓度来决定。
对于双扩散平面晶体管，因为基区的掺杂浓度不均匀（表面高、里面低），则应该选取基区扩散的表面杂质浓度来确定击穿电压。
降低基区掺杂浓度，则有利于提高BVebo。
由于BJT的发射结通常都工作在正偏状态，故对BVebo的要求通常并不高，同时基区的掺杂浓度也不能太低，所以BVebo一般是小于20V。
② BVcbo
这就是BJT共基极组态的击穿电压，即发射结开路时、基极与集电极之间所能承受的最高反向电压，实际上也就是集电结的击穿电压。
这时反偏集电结的情况与单个p-n结的差不多，在雪崩击穿机理起决定作用的情况下，因此也可以采用单边突变结或者线性缓变结的关系来确定该击穿电压。
对于合金晶体管，集电结可很好的近似为单边突变结。
但是，对于双扩散平面晶体管，因为基区的掺杂浓度高于集电区，则BVcbo主要决定于集电区的掺杂浓度。
然而，由于集电结不一定是典型的单边突变结，则这时击穿电压的计算较为复杂。
一般来说，当集电结较浅时，可近似为单边突变结，由集电区的掺杂浓度来确定；而当集电结较深时，可近似为线性缓变结，则这时的击穿电压将与掺杂浓度的梯度有关，于是BVcbo就需要根据线性缓变结的击穿电压关系来进行计算，或者通过查阅有关的关系曲线来确定出BVcbo，这时减小掺杂浓度梯度，即可提高BVcbo。
由于BJT工作时，集电结常常处于反偏状态，故要求BVcbo较高；在大功率晶体管中，可高达数千伏。
③ BVceo
这是共发射极组态的击穿电压，即基极开路时、集电极与发射极之间的击穿电压。
由于在基极开路时，集电结是反偏、发射结是正偏的，即BJT处于放大状态。
则当有集电结反向电流Icbo流过发射结时，即被放大为[βIcbo]，从而这时输出的集电极反向电流——穿透电流为[Icbo+βIcbo]，即比Icbo约大
β倍。
于是相应的击穿电压BVceo也就比BVcbo低得多：BVceo=BVcbo/(1+β)1/n，其中常数n值，决定于高阻集电区的材料种类和型号：对Si/n-p-n管为4，对
Si/p-n-p管为2；对Ge/n-p-n管为3，对Ge/p-n-p管为6。
可见：a) 总有BVceo<<BVcbo，即发射结有注入时的击穿电压BVceo总要远低于发射结没有注入时的击穿电压BVcbo（这是很自然的，因为BVcbo与单个p-n结的击穿电压很类似）。
b) 为了提高BVceo，就必须提高BVcbo。
c) 在BVcbo一定时，因为BVceo的高低还与电流放大系数β有关（β越大，BVceo就越低），所以为了不让BVceo太低，在应用中BJT的β也不可选取得过大。
3共发射极组态的击穿电压的说明
①在实际测量BVceo时，有时发现会出现负阻型的击穿特性曲线，即当Vce增大到BVceo而发生击穿后，电流上升，而电压却下降。
这种负阻的产生与电流放大系数随着Ic的增大而发生较大的变化有关。
因为电流放大系数在小电流下是随着Ic的增大而增大的，但当电压达到BVceo、Ic急剧增加时，电流放大系数却又随着Ic的增大而下降，从而就出现了负阻特性。
所以，对于那些电流放大系数随着Ic变化不大的晶体管，就不一定出现这种负阻型击穿特性。
②对于实际应用中的BJT共发射极组态，往往在其输入端加有不同的偏置条件，则不同的偏置情况即对应有高低不同的反向截止电流和相应的击穿电压。
基极开路的状况就对应于上述的击穿电压BVceo，如果基极-发射极短路的状况所对应
的击穿电压为BVces、基极-发射极之间接有电阻Rb的状况所对应的击穿电压为BVcer、基极-发射极之间接有反向偏置电源的状况所对应于击穿电压为BVcex，基极-发射极之间接有正向偏置电源的状况所对应于击穿电压为BVcez，则这些
击穿电压之间的大小关系为： BVcez<BVceo<BVcer<BVces<BVcex<BVcbo 。
[1]。