第三章BJT双极型晶体管简析.ppt

晶体管被认为是现代历史中最伟大的发明之一，在重要性方面可以与印刷术，汽车和电话等的发明相提并论。 * 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。 * * 贝尔实验室是晶体管、激光器、太阳能电池、发光二极管、数字交换机、通信卫星、电子数字计算机、蜂窝移动通信设备、等许多重大发明的诞生地。 目的是能够提供一种新的放大器来取代电话系统中的真空管。 * 肖克利不能理解这是为什么。他泄气了，调头转向其他项目，将这一不解之谜留给了巴丁和布拉顿。 在此之前，由于有巴丁固体表面态理论的指导，他俩几乎接近了成功的边缘。实验表明，只要将两根金属丝的接触点尽可能地靠近，就可能引起半导体放大电流的效果。 * 布拉顿，1902年生于厦门鼓浪屿。　巴丁：1908年出生，1957年提出低温超导理论(BCS理论)，为此，被授予1972年诺贝尔物理学奖 威廉·肖克利 1910年出生 1955年 在圣克拉拉谷创办了肖克利实验室股份有限公司。 * 　 布拉顿想到它的电阻变换特性，即它是靠一种从“低电阻输入”到“高电阻输出”的转移电流来工作的，于是取名为trans-resister(转换电阻)，后来缩写为transistor * 由于点接触型晶体管制造工艺复杂，致使许多产品出现故障，它还存在噪声大、在功率大时难于控制、适用范围窄等缺点。 * tradic [treidik] 世界上第一台计算机埃尼阿克：用1.8万只电子管，占地170m*2，重30t，耗电150kW。 * 以p型半导体为衬底 利用热扩散的原理在p型衬底上形成一个n型区域 再在此n型区域上以热扩散形成一高浓度的p+型区域 接着以金属覆盖p+、n以及下方的p型区域分别形成欧姆接触 * 发射区的参杂浓度大，集电区的参杂浓度小，且集电结面积较大。基区要制造得很薄，厚度一般在几个微米到几十个微米 * 问题：什么接法？ * 1、发射区大量空穴向基区扩散，与PN结中情况相同 2、进入基区的空穴流，因基区的电子浓度低，被复合的机会较少，又因基区很薄，在集电结反偏电压的作用下，大多数空穴能到达集电结耗尽区 3、被集电极收集。 * Iep：从发射区注入到基区的空穴电流 Icp：被集电区收集到的空穴电流 Ien：基区向发射区也有电子的扩散运动，形成的电子电流； Icn：集电结区的电子形成的漂移电流 Ibb：因为基区内的复合而必须补充的电子电流 * IepIen IcpIcn * * 为了推导理想晶体管的电流、电压表达式 Pn(x)基区内的空穴分布 * * 开关时间（以PNP晶体管为例） 开关时间指晶体管从开到关或从关到开所需的时间。 导通时间取决于如何迅速的将空穴（PNP晶体管中的少子）加入基极区域。 关闭时间取决于如何迅速的通过复合将空穴移除。 晶体管开关时最重要的一个参数是少子寿命！ 有效降低少子寿命的方法是加入深能级杂质。 如何有效降低少子寿命？ 1、当作放大器使用时，NPN晶体管的基极必须是（） （A）相对发射极是正电压 （B）相对发射极是负电压 （C）相对集电极是正电压 （D）0V 2、发射极电流总是（） （A）大于基极电流 （B）小于基极电流 （C）大于集电极电流 （D）答案（A）、（C）均正确 3、当工作在截止区和饱和区时，晶体管像（） （A）线性放大器 （B）电子开关 （C）可变电容器 （D）可变电阻器 4、解释为什么晶体管的基极电流比集电极电流小很多？ 5、一个NPN晶体管，其基区输运效率aT=0.998，发射效率为0.997，Icp =10nA 。 （1）计算晶体管的a0 , b0; （2）如果IB=0 ，发射极电流为多少？ 异质结 两个分离半导体的能带图 假设两种半导体有不同的禁带宽度、介电常数、功函数和电子亲和势。 功函数定义为将一个电子由费米能级EF移到材料外（真空能级）所需的能量。 电子亲和势定义为将一个电子由导带底部移至真空能级所需的能量。 两种半导体导带边缘的能量差和价带边缘的能量差可分别表示为： 热平衡下，理想NP异质结的能带图 理想异质结 理想异质结能带图中必须假设两种不同半导体的界面没有陷阱或产生-复合中心。 这条假设只在两个晶格常数很接近的半导体形成异质结时才成立。 必须选择晶格接近的材料以符合此假设。 X=0 异质结双极型晶体管（HBT） 即晶体管中的一或两个结由不同的半导体材料构成 HBT的优点 发射效率较高 应用基本与双极型晶体管相同 具有较高的速度 可以工作在更高的频率 因此，HBT在光电、微波和数字应用上非常受欢迎。 如微波应用：固态微波及毫米波功率放大器、振荡器和混频器。 HBT的电流增益 假设HBT的发射区材料是半导