33缓变基区晶体管的电流放大系数.pptVIP

缓变基区晶体管：基区掺杂近似为指数分布，少子在基 区主要作漂移运动，又称为 漂移晶体管 3.3 缓变基区晶体管的电流放大系数 本节以 NPN 管为例，结电压为 VBE 与 VBC 。 P N+ N 0 xjc xje NE(x) NB(x) NC x 0 xjc xje 本节求基区输运系数 的思路 进而求出基区渡越时间 将 E 代入少子电流密度方程，求出 JnE 、nB (x) 与 QB 令基区多子电流密度为零，解出基区内建电场 E 最后求出 基区杂质分布的不均匀会在基区中产生一个内建电场 E ，使少子在基区内以漂移运动为主，所以缓变基区晶体管又称为漂移晶体管。 3.3.1 基区内建电场的形成 NB(x) NB(WB) NB(0) WB 0 x 在实际的缓变基区晶体管中， 的值为 4 ~ 8 。 设基区杂质浓度分布为 式中 是表征基区内杂质变化程度的一个参数， 当 时为均匀基区； 因为 ， ，所以内建电场对渡越基区的电子起加速作用，是 加速场 。 令基区多子电流为零， 解得 内建电场 为 小注入时，基区中总的多子浓度即为平衡多子浓度， 将基区内建电场 E 代入电子电流密度方程，可得注入基区的少子形成的电流密度（其参考方向为从右向左）为 3.3.2 基区少子电流密度与基区少子浓度分布 上式实际上也可用于均匀基区晶体管。对于均匀基区晶体管，NB 为常数，这时 下面求基区少子分布 nB (x) 。 在前面的积分中将下限由 0 改为基区中任意位置 x ，得 由上式可解出 nB (x) 为 对于均匀基区， 对于缓变基区晶体管，当 较大时，上式可简化为 3.3.3 基区渡越时间与输运系数 注：将 Dn 写为 DB ，上式可同时适用于 PNP 管和 NPN 管。 对于均匀基区晶体管， 可见，内建电场的存在使少子的基区渡越时间大为减小。 利用上面得到的基区渡越时间 ?b ，可得缓变基区晶体管的基区输运系数 为 3.3.4 注入效率与电流放大系数 根据非均匀材料方块电阻表达式，缓变基区的方块电阻为 于是 JnE 可表示为 已知 （3-43a） 类似地，可得从基区注入发射区的空穴形成的电流密度为 式中， （3-43a） （3-43b） 于是可得缓变基区晶体管的注入效率 以及缓变基区晶体管的电流放大系数 3.3.5 小电流时电流放大系数的下降 实测表明，α 与发射极电流 IE 有如下所示的关系 小电流时 α下降的原因：当发射结正向电流很小时，发射结势垒区复合电流密度 JrE 的比例将增大，使注入效率下降。 当电流很小时，相应的 VBE 也很小，这时 很大，使 γ 减小，从而使 α 减小。 式中， 当 JrE 不能被忽略时，注入效率为 随着电流增大， 减小，当 但仍不能被忽略时， 当电流继续增大到 可以被忽略时，则 当电流很大时，α 又会开始下降，这是由于大注入效应和基区扩展效应引起的。 3.3.6 发射区重掺杂的影响 重掺杂效应：当发射区掺杂浓度 NE 太高时，不但不能提高注入效率 γ ，反而会使其下降，从而使 α 和 β 下降。 原因：发射区禁带宽度变窄 与 发射区俄歇复合增强 。 1、发射区重掺杂效应 对于室温下的硅 ， (1) 禁带变窄 发射区禁带变窄后，会使其本征载流子浓度 ni 发生变化， NE 增大而下降，从而导致 α 与 β 的下降。 增大而先增大。但当 NE 超过 ( 1 ~ 5 ) ×1019 cm-3 后，γ 反而随 随着 NE 的增大， 减小， 增大，γ 随 NE