微電子學(xué)概論章節(jié)

微電子學(xué)概論章節(jié)第一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二第二章半導(dǎo)體物理和器件物理基礎(chǔ)2.4雙極型晶體管2.4.1基本結(jié)構(gòu)2.4.2電流傳輸2.4.3放大系數(shù)2.4.4特性曲線2.4.5反向電流與擊穿2.4.6頻率特性第二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.1基本結(jié)構(gòu)發(fā)射區(qū)n基區(qū)收集區(qū)發(fā)射結(jié)收集結(jié)pn基極C收集極發(fā)射極第三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二偏置發(fā)射區(qū)n基區(qū)集電區(qū)pnCEVbe:正Vce:正第四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.2

電流傳輸過程n發(fā)射基區(qū)渡越X2X3發(fā)射區(qū)基區(qū)收集區(qū)多子：電子空穴電子擴散漂移偏置：正偏反偏-Vbe+Vcb第五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.2

電流傳輸過程n發(fā)射基區(qū)渡越X2X3發(fā)射區(qū)基區(qū)收集區(qū)擴散漂移發(fā)射結(jié)發(fā)射效率-Vbe+Vcb基區(qū)輸運系數(shù)收集結(jié)倍增因子第六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.2

電流傳輸:載流子分布n電子濃度發(fā)射區(qū)基區(qū)收集區(qū)發(fā)射基區(qū)渡越高，恒定值，傾斜較高，恒定值ne0nbnc0X2X3在基區(qū)X2處：，在基區(qū)X3處：第七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.2

電流傳輸概要發(fā)射基區(qū)渡越希望：來自發(fā)射區(qū)的電子流，大部分能夠到達收集區(qū)為此：1.發(fā)射區(qū)有較高的電子濃度，抑制來自基區(qū)的空穴流2.發(fā)射區(qū)正向偏置6.收集結(jié)反向偏置5.基區(qū)的載流子擴散系數(shù)大4.基區(qū)很薄3.基區(qū)摻雜較輕，提高nb0第八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.3

晶體管的電流放大系數(shù)發(fā)射基區(qū)渡越（1）共基極放大系數(shù)npnIeIcVeb(-)Vcb(+)如何增大共基極放大系數(shù)：（1）提高注射效率（2）提高基區(qū)輸運系數(shù)第九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.3

晶體管的電流放大系數(shù)發(fā)射基區(qū)渡越（2）共發(fā)射極放大系數(shù)IeIc=αIeIb=(1-α)Ie通常，α接近于１所以β很大，大約１００第十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.3

晶體管的電流放大系數(shù)發(fā)射基區(qū)渡越共發(fā)射極與共基極系數(shù)比較共基極共發(fā)射極輸入阻抗輸出阻抗電流增益功率增益低高近似１中中大大第十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.４

晶體管的直流特性曲線IcVc飽和區(qū)線性區(qū)截止區(qū)第十二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.5

晶體管的擊穿與反向電流1.反向擊穿電壓BVcboBVeboBVceoo:open,第３個極開路，其余兩個極反向偏置２.反向電流IcboIeboIceo第十三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.5

晶體管的擊穿與反向電流1.提高擊穿電壓取決于pn結(jié)低濃度側(cè)的濃度該濃度低，擊穿電壓高2.降低反向電流pn結(jié)低濃度側(cè)的濃度高工藝與材料第十四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.6

晶體管的頻率特性2.4.6

晶體管的頻率特性ebc載流子渡越基區(qū)需要時間w:基區(qū)寬度，Dn電子擴散系數(shù)第十五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.6

晶體管的頻率特性頻率特性曲線100203040３dB增益(dB)βfβfTαfαf/fα110-110-２第十六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.6

晶體管的頻率特性β截止頻率當(dāng)β下降３dB也就是說，增益下降到0.707時的頻率第十七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.6

晶體管的頻率特性特征頻率fT當(dāng)fT

=1時的頻率最高震蕩頻率fM當(dāng)功率增益（vout*Iout/(Vin*Iin)=1時的頻率這里Rb,Cc分別為基極電阻，收集結(jié)電容第十八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.6

晶體管的頻率特性α截止頻率dB=20lg（增益真值）當(dāng)α下降３dB也就是說，增益下降到0.707時的頻率第十九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二2.4.6

晶體管的頻率特性總結(jié)：（1）表明電流增益的衰減隨頻率的變化fα,fβ,fT（2）表明功率增益的衰減隨頻率的變化fM減小基區(qū)寬度提高遷移率減小基區(qū)電阻減小收集結(jié)電容減小基區(qū)寬度提高遷移率第二十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二（1）雙極型晶體管結(jié)構(gòu)，特點（2）晶體管的電流傳輸過程基區(qū)擴散，收集區(qū)耗盡層漂移（3）電流增益：α，β發(fā)射效率，輸運系數(shù)，倍增因子（4）直流特性曲線：飽和區(qū)，線性區(qū)，截止區(qū)（5）反向電流：Iceo,VBceo（6）頻率特性：截止，特征，最高振蕩基區(qū)寬度，遷移率，基區(qū)電阻，收集結(jié)電容小結(jié)第二十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期二（1）雙極型晶體管由哪幾部分構(gòu)成的？（2）雙極型晶