[工程科技]微电子器件与IC设计第3章.ppt

微电子器件与IC设计 第 3 章 双极型晶体管 （小结） 3.2 晶体管的放大原理 3.2.1、晶体管中载流子的传输 一、发射结的注入 3.2 晶体管的放大原理 3.2.1、晶体管中载流子的传输 二、基区的输运与复合 3.2 晶体管的放大原理 3.2.1、晶体管中载流子的传输 三、集电极的收集 3.2 晶体管的放大原理 晶体管放大三要素 3.2 晶体管的放大原理 发射结注入 注入效率 发射极总电流： 3.2 晶体管的放大原理 基区输运 基区输运系数 Ine=Inc+Ir 3.2 晶体管的放大原理 集电结收集 3.2 晶体管的放大原理 1）共基极接法 输入电流是: Ie 输出电流是Ic 电流放大系数：α0 = Ic/Ie 3.2 晶体管的放大原理 2）共射极接法 输入电流：Ib；输出电流：Ic 共发射极短路电流放大系数: β0 ＝ Ic/Ib, β = ΔIc/ΔIb Ib Ic,所以 β 1。 3.3 晶体管的伏安特性与直流电流增益 3.3.1 均匀基区晶体管的电流 推导思路 各区少子扩散电流 求各区的少子浓度分布 3.3 晶体管的直流电流增益 几点假设 结为平行平面结，其面积相同 e,b,c三个区均匀掺杂 pn结宽度（Xm）＜＜少子扩散长度 外电压全降在空电区。 满足小注入条件 3.3 晶体管的直流电流增益 1. 基区非平衡载流子（电子、少子）浓度分布 扩散方程 3.3 晶体管的直流电流增益 两边除以ADpdx,并取 dx的极限 3.3 晶体管的直流电流增益 一、各区少子分布 1、基区 3.3 晶体管的直流电流增益 边界条件的得来 正向偏压V，P区边界(-xp)处 载流子浓度 3.3 晶体管的直流电流增益 基区少子（电子）的浓度分布： Wb Lnb, Vbc 0, ∣qVbc∣ KT，化简得 X=Wb，nb(x)=0 X=0， nb(x)最大 3.3 晶体管的直流电流增益 2、发射区和集电区内少子的分布 发射区，少子（空穴）的扩散方程 边界条件： 发射区少子分布函数 集电区的少子分布函数： 3.3 晶体管的直流电流增益 特点 基区 x=Wb时，nb(x)=0，少子全部被抽走。 X=0时，nb(x)最大，电子积累，为最大值 发射区： 边界x1的地方，少子浓度最高， 发射区内部，少子达到平衡时浓度 集电区： 边界x4处，少子浓度为0 内部，少子达到平衡浓度 3.3 晶体管的直流电流增益 二. 电流密度分布 势垒区外无电场，只考虑扩散电流，不考虑漂移电流 1、基区电子扩散电流 扩散方程 通过发射结电子电流： 到达集电结电子电流： 3.3 晶体管的直流电流增益 2、发射区空穴电流密度 把发射区的空穴分布函数代入扩散方程，可以得到发射区空穴电流密度 发射结势垒边界的（x=0）处的空穴电流密度 3.3 晶体管的直流电流增益 2、集电区空穴电流密度 集电区空穴只作扩散运动，不作漂移运动。把集电区的空穴分 布函数代入扩散方程，可得到发射区空穴电流密度 3.3 晶体管的直流电流增益 ) 3.3 晶体管的直流电流增益 三. 晶体管直流电流-电压基本方程 3.3 晶体管的直流电流增益 四. 晶体管直流特性曲线 1. 共基极直流特性曲线 3.3 晶体管的直流电流增益 输出特性： 1）放大区域：IE增加，IC随IE增加，并且基本上不随Vcb变化。这一部分称为放大区。这是因为IC是靠IE中传到集电结的那部分Ine构成，所以，IE一定，IC基本恒定。 2）饱和区域：Vcb很小，IC随Vcb的增加而增加。 3）击穿区：Vcb增大，到达集电结雪崩击穿电压，晶体管发生击穿，IC迅速增加。 3.3 晶体管的直流电流增益 2．共射极的直流特性曲线 输入特性：与正向pn结的特性曲线类似，不同是邻近集电结的影响 1)、Vce增大，Vce越大，输入电流Ib越小 2）Vce=0时，如果Vbe=0，Ib＝0 , Vbe=0，Ib＝－ICB0 3.3 晶体管的直流电流增益 输出特性 3.3 晶体管的直流电流增益 五、直流电流增益 1