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双极晶体管-1-清华大学半导体物理
Bipolar Junction
Transistors
双极晶体管
Introduction
Three basic transistors:
•Bipolar transistors
•MOSFET(Metal-oxide-semiconductor field effect
transistors)
•JFET(Junction field effect transistors)
Bipolar junction transistors
1)Bipolar: electrons holes
2) Junction: 2 pn junctions
3)Basic principle: ambipolar transport theory
Difference between BJT and MOSFET:
•工作的核心结构：
BJT: 两个pn结；
MOSFET: 沟道。
• 参与工作的载流子：
BJT: 电子和空穴；
MOSFET: 电子或空穴。
BJTs: 2 juctions, 3 terminals.
Essentially，BJTs are voltage controlling
current sources.
哪两端的电压控制哪个电流？如何控制？
发射极作为载流子的源，形成电流（流向集电极的
粒子流），在电流流经的途中加入基极（控制
极），实现对电流的控制。
例如：
Structure
1) The integrated npn
transistor is
fabricated in a n well
for isolation.
2) Buried n+ layer is
used to provide low
resistance path from
collector to top
contact.
3) Asymmetry （doping
and junction area ）
电路符号：
Kirchhoff’s voltage current laws
Analog
Two common circuit configurations
• Common base configuration
• Common emitter configuration
Different input signal
Four different biasing modes:
Two applications: Anolog circuits Digital circuits
双极晶体管理论的发展历史：
• 1949年，Shockly发表结型晶体管基本理论（均匀
基区晶体管理论）；
• 1953年，Kyoemer发表缓变基区（漂移型）晶体管
理论；（提高频率特性）
• 1956年，Moll Ross发表基区杂质任意分布的晶
体管理论；
• 1957年，Fletcher提出大注入结定律；
• 1962年，Kirk提出有效基区扩展效应。
• 1954年，Ebers Moll发表大信号E-M模型；
• 1957年，Beaufoy Sparks发表电荷控制模型。
Chapter 9
Static characteristics of
bipolar junction transistors
目 标：
• 定性了解双极晶体管的基本工作原理
• 定量分析双极晶体管中载流子的分布和电流的成分
• 影响双极晶体管性能的因素
• 非理想效应
• 双极晶体管的基本模型
• 了解先进双极晶体管
基础：
pn结理论
• 从实际器件到基本模型
• How to achieve control of current ?
Current control means —— establishing
correlation between base current (IB )and
collector current (IC).
• How about a thick base region
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