第三章双极晶体管

，则0
3、集电区倍增因子 *
Ic 1
I nc
第三章双极晶体管
13
3.2.3、晶体管电流放大系数
1.共基极直流电流放大系数
0IIC EIInE eIIn nceIIn C c 0
0
2.共射极直流电流放大系数 IC
0
IC IB
IC IE IC
IE 1 IC
0 10
IE
第三章双极晶体管
nB(x)
0
WB
nb xnb0nb0eqVBEkT1shW sL bh n bx W b Ln nbb0eqVBCkT1shLxnb
第三章双极晶体管
20
3.3 晶体管的直流电流增益
一、少数载流子分布
（2）发射区少数载 流子分布
pE(x)
x
0
p Ex p E 0 p E 0e q V b ek T 1 e x L p E
第三章双极晶体管
4
第三章双极晶体管
5
第三章双极晶体管
6
பைடு நூலகம்
3.1 晶体管的基本结构及杂质分布
“背靠背”的2个二极管有放大作用吗？
发
发
集
集
射
发射区 射 基区 电 集电区
电
极
结
结
极
基极
3.1.3、结构特点
（1）基区宽度远小于基区少子扩散长度
(WB << L) （2）发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度
( NE >> NB )
2
3.1 晶体管的基本结构及杂质分布
3.1.1晶体管的基本结构 由两个靠得很近的背靠背的PN结构成
c
b e
PNP
第三章双极晶体管
c
b e
NPN
3
3.1 晶体管的基本结构及杂质分布
3.1.2 BJT的杂质分布 1.锗合金管-均匀基区晶体管 特点： 三个区杂质均匀分布 2结为突变结
2.硅平面管-缓变基区晶体管 特点： E、B区杂质非均匀分布 2结为缓变结
微电子器件与IC设计
第 3 章 双极晶体管 Bipolar Junction Transistor----BJT
第三章双极晶体管
1
第 3 章 双极型晶体管
3.1 结构 3.2 放大原理 3.3 电流增益 3.4 特性参数 3.5 直流伏安特性 3.6 开关特性 3.7 小结
第三章双极晶体管
3、集电极的收集
Ir
IE
IC
Ipe
ICBO
第三章双极晶体管
IB
9
各区少子分布
能带图
第三章双极晶体管
10
NPN晶体管的电流转换
Ine:发射结正向注入电子电流 Irb:基区复合电流
Icbo:集电结反向饱和电流
Ipe:发射结反向注入空穴电流 Inc:集电结电子电流
IE Ipe Ine ICInc Icbo IBIpeIrbIcbo
16
3.3.1 均匀基区晶体管的电流增益 均匀基区晶体管直流电流增益推导思路
A、对发射区、基区、集电区分别建立扩散方程 B、利用波尔兹曼分布关系建立边界条件 C、解扩散方程得到各区少子分布函数 D、利用少子分布函数求出各区电流密度分布函数 E、由电流密度分布函数得到jne , jnc , jpe 。 F、求出发射效率和输运系数 G、得到共基极和共射极电流放大系数
第三章双极晶体管
17
以共基极连接为例，采用一维理想模型 发射结正向偏置，集电结反向偏置
WB
Ine
Inc
Ir
IE
IC
Ipe
ICB
IB
O
第三章双极晶体管
18
坐标：
发
发
集
射
发射区 射 基区 电
极
结
结
We
0 Wb
基极
集
集电区
电
极
Wc
第三章双极晶体管
19
一、少数载流子分布
（1）基区“少子”电子 密度分布
Ine Inc Irb
IE IBIC
第三章双极晶体管
11
3.2.2、发射效率及基区输运系数
1、发射效率γ0
0
Ine IE
Ine Ine Ipe
1 1Ipe
Ine
I pe I ne
，则 0
第三章双极晶体管
12
2、基区输运系数β*
0IIn nce
IneIrb Ine
1Irb Ine
Irb Ine
jn c jn B W B q D L n n B B n B 0 e q V b ek T 1 c s c h W L n B B e q V b ck T 1 c th W L n B B
第三章双极晶体管
23
3.3 晶体管的直流电流增益
jpEjpE
0qDpEpE0 LpE
eqVbe kT1
jpCjpC
0qD pCpC0 LpC
eqVbc kT1
第三章双极晶体管
24
3.3 晶体管的直流电流增益
第三章双极晶体管
25
3.3 晶体管的直流电流增益
三、直流电流增益 1.发射效率γ0
1pB1pB0WB nEnE0WE
11EWB BWE
eqV bekT1ch W L Bn Bx eqV bckT1ch L x nB shW BL nB
jn E jn B0 q D L n n B B n B 0 e q V b ek T 1 c th W L n B B e q V b ck T 1 c s c h W L n B B
第三章双极晶体管
7
3.2 晶体管的放大原理
NPN晶体管的几种组态
共基极 共射极 共集电极
0 0
IC
I I
E C
IB
共基e 极
N
共b 发射极 P
共收集极 N
c
晶体管的共集电极接法
第三章双极晶体管
8
3.2.1、晶体管中载流子的传输
以共基极为例：
WB
1、发射结的注入
2、基区的输运与 复合
Ine
Inc
2.基区输运系数β*
*
1
W
2 B
2 L2nB
第三章双极晶体管
26
3.3 晶体管的直流电流增益
3、共基极电流增益
0
0
(1
1
Dpe
NBWb
)
1
Wb2 2L2nb
14
晶体管放大三要素：
① Wb<<Lnb，实现不衰减的电流传输。 ②发射结为单边结，NE>>NB 。 ③发射结正向偏置，集电结反向偏置。
第三章双极晶体管
15
3.3 晶体管的直流电流增益
任务：导出α0、β0的定量关系式
0 0 0
0
0 10
0
1
1 I pe
I ne
0
1
I rb I ne
第三章双极晶体管
第三章双极晶体管
21
3.3 晶体管的直流电流增益
一、少数载流子分布
（3）、集电区少数载 流子分布
pC(x)
0
x
p C x p C 0 p C 0e q V b ck T 1 e x L p C
第三章双极晶体管
22
3.3 晶体管的直流电流增益
二、电流密度分布函数
jnBxqD L n n B B nB 0